斜圈弹簧非线性刚度及其结构参数影响分析

斜圈弹簧独特的非线性刚度特性是其在高压电力连接、高性能密封设备中广泛使用的关键所在。本文采用参数化建模思想,以单圈斜圈弹簧为研究对象,建立了一套有效的理论计算斜圈弹簧刚度方法。并对斜圈弹簧结构进行参数化分析,得出每个参数对结构刚度的影响。该理论计算弹簧刚度的方法对比于有限元方法计算效率高,并且有助于对斜圈弹簧的非线性机理的认知,对于斜圈弹簧的优化设计、生产与检测提供了理论指导。     

3自由度等刚度永磁弹簧的尺寸参数特性研究

对一种3自由度等刚度永磁弹簧的尺寸参数特性进行仿真与实验研究。该永磁弹簧由3组环形永磁体和柱形永磁体均匀对称布置构成。根据永磁弹簧的结构,利用ANSOFT软件对永磁弹簧尺寸参数进行有限元分析,对径向磁力进行仿真计算,并利用实验验证,仿真结果与实验测量结果基本吻合。由分析结果得出随着环形永磁体平均半径的增加,弹簧径向磁力减小。随着柱形永磁体的半径和轴向长度、环形永磁体的轴向长度的增加,弹簧径向磁力增加。随着环形永磁体和柱形永磁体间的竖直方向气隙长度的增加,弹簧径向磁力呈抛物线趋势变化。为3自由度等刚度永磁弹簧的设计提供了依据。     

基于ABAQUS软件的空气弹簧静刚度分析

针对汽车传统悬架在汽车行驶平稳性和操控稳定性上存在的问题,提出了采用空气弹簧取代金属螺旋弹簧的空气悬架方法。对设计位置处空气弹簧的静刚度进行了理论推导,并通过ABAQUS软件建立汽车空气弹簧系统动力学有限元仿真模型。最后,对样件刚度的台架测试结果与有限元仿真结果进行了比较,结果显示：建立的模型有效地解决了空气弹簧静刚度计算的难题,提高了空气弹簧有限元仿真速度和计算精度。     

基于模态实验的螺栓结合部动刚度识别方法

采用LMS Test.Lab对螺栓结合部进行模态实验分析,获得了系统的六阶固有频率和振型,为有限元仿真中模态分析做参照。利用ANSYS Workbench对有限元模型中弹簧的参数进行设置并进行模态分析,计算出六阶振型和固有频率。对比仿真计算的结果和实验测得的结果,识别出螺栓结合部的动刚度。通过对比螺栓预紧力矩为55N·m时识别结果和实验测试的结果(误差在10%以内),证明了该方法的正确性。本识别方法精度高,识别过程简单,为机械结构中螺栓结合部动刚度的求解提供了一种思路。     

三自由度等刚度永磁弹簧的力学特性研究

设计出一种三自由度等刚度永磁弹簧,并根据单组永磁体结构,采用虚位移法建立其径向磁力解析模型,利用有限元方法对径向磁力进行了仿真计算。仿真结果和模型计算结果基本吻合。解析计算与仿真结果表明,该永磁弹簧的径向磁力随着径向位移的增加而增大,随着轴向位移的增大而减小。在永磁弹簧平动平面内,两个移动方向的刚度系数和垂直于平面中心的回转刚度系数均相等。在径向位移较小时,径向位移与弹簧刚度系数近似成线性关系。     

汽车囊式空气弹簧变刚度特性拟合分析

空气弹簧的变刚度特性对悬架系统动力学研究有着重要影响,而制造商所提供的空气弹簧实验特性曲线图并不能完全反映这一特性。结合理想气体状态方程确立了空气弹簧刚度与形变量的多项式方程。通过有限元仿真得到空气弹簧动态特性曲线并进行弹簧刚度的多项式拟合,在确定悬架动力学仿真模型的基础上,研究了定压条件下,不同初始高度(初始负载)对空气弹簧变刚度特性曲线的影响,并将理论刚度变化曲线与仿真刚度变化曲线进行比对,得出实际空气弹簧承载刚度值比理论工况下大,实际刚度变化曲线不等于理论公式中依照形变量偏移后的刚度曲线这一结论。     

汽车囊式空气弹簧变刚度特性拟合分析

空气弹簧的变刚度特性对悬架系统动力学研究有着重要影响,而制造商所提供的空气弹簧实验特性曲线图并不能完全反映这一特性。结合理想气体状态方程确立了空气弹簧刚度与形变量的多项式方程。通过有限元仿真得到空气弹簧动态特性曲线并进行弹簧刚度的多项式拟合,在确定悬架动力学仿真模型的基础上,研究了定压条件下,不同初始高度(初始负载)对空气弹簧变刚度特性曲线的影响,并将理论刚度变化曲线与仿真刚度变化曲线进行比对,得出实际空气弹簧承载刚度值比理论工况下大,实际刚度变化曲线不等于理论公式中依照形变量偏移后的刚度曲线这一结论。     

弹簧蓄能密封圈中蓄能弹簧的有限元计算及等效建模研究

弹簧蓄能密封圈是一种性能优良的密封装置,其中的蓄能弹簧可以为密封圈提供初始密封压力,起到辅助密封的作用。但目前对弹簧蓄能密封圈的研究多是在有限元软件中建立二维轴对称模型进行仿真实验,对蓄能弹簧的力学特性和建模计算方法的认识尚有不足。为实现不同结构的弹簧蓄能密封圈的参数化仿真设计,推导环形蓄能弹簧的空间曲线参数方程,建立双层螺旋蓄能弹簧的三维有限元模型,并仿真分析其力学特性。定义蓄能弹簧的内侧刚度和外侧刚度,研究弹簧不同结构参数对其刚度的影响。结果表明,弹簧的厚度和弹簧截面外径对刚度的影响较大,而弹簧中径和匝数对刚度影响可忽略不计。提出轴对称等效模型的建立原则,建立轴对称等效模型的经验公式,为弹簧蓄能密封圈的参数化仿真设计提供了参考。     

基于ABAQUS分析圆柱螺旋弹簧几何参数对弹簧刚度的影响

在工程中弹簧刚度多采用近似法给出,一般不考虑旋绕比和螺旋升角的影响。文章运用有限元分析软件ABAQUS,建立圆柱螺旋弹簧的有限元模型,计算旋绕比、螺旋升角等参数对弹簧刚度的影响,将分析结果与已有的弹簧刚度公式进行了对比。另外,分析了拉伸载荷下截面剪切应力的分布情况。结果表明,常用弹簧刚度的计算公式更为通用,有限元计算与公式计算结果吻合,仿真过程及结果在弹簧的选用及设计中具有参考意义。     

橡胶弹簧静态扭转刚度的实验和仿真分析

提出一种研究橡胶弹簧静态扭转刚度的方法,即结合实验研究与仿真分析研究了橡胶的结构参数、材料参数及预压量对橡胶弹簧静态扭转刚度的影响。首先,采用Mooney-Rivlin模型拟合橡胶超弹本构参数,建立了考虑预压的橡胶弹簧有限元模型。然后,对橡胶弹簧进行准静态扭转实验,验证了有限元模型的准确性。最后,基于建立的有限元模型,采用正交实验方法,研究了橡胶棒高度、直径、预压量和硬度对橡胶弹簧静态扭转刚度的影响规律。结果表明,橡胶棒的高度、直径、预压量和硬度与橡胶弹簧静态扭转刚度呈非线性关系,橡胶棒的预压量对橡胶弹簧静态扭转刚度影响最为显著。