第３卷第２期 ２０１３年３月 汽车工程学报 ＣｈｉｎｅＳｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖ＿０１．３ ＮＯ．２ Ｍａｒ．２Ｏｌ３ 不同摩擦系数的钢板弹簧动态特性分析 张智，卢剑伟，陈渊锋，吴唯唯，王馨梓 （合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽，合肥２３０００９） 摘 要：利用有限元方法，分析了某型钢板弹簧的刚度特性，讨论了摩擦系数对钢板弹簧刚度特性及动特性的影响。采 用有限元方法分析了不同摩擦系数下钢板弹簧的动特性，并根据这些结果对钢板弹簧的非线性恢复力进行了拟合，并以 此为基础分析了悬架在简谐激励下的动态响应特性，重点讨论了摩擦系数对其的影响。分析结果表明，摩擦系数对悬架 动特性影响显著，当摩擦系数增加到一定程度时系统出现了混沌运动。 关键词：钢板弹簧；摩擦；板簧非线性恢复力；动态特性；混沌 中图分类号：Ｕ４６３．３３ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—１４６９．２０１３．０２．０３ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｅａｆ Ｓｐｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ Ｚｈａｎｇ Ｚｈｉ，ＬｕＪｉａｎｗｅｉ，Ｃｈｅｎ Ｙｕａｎｆｅｎｇ，Ｗｕ Ｗｅｉｗｅｉ，Ｗａｎｇ Ｘｉｎｚｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａ ｌｅａｆ ｓｐｒｉｎｇ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄＴｈｅ ．ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｅａｆ ｓｐｒｉｎｇ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｗａｓ ａｌｓｏ ｉｎｖｏｌｖｅｄ．Ｔｈｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｅｌａｓｔｉｃ ｒｅｓｔｏｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｆｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ ｃａｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｏｓ ｗｉｌｌ ｂｅ ｆｏｕｎｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｔｏ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｄｅｇｒｅｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｅａｆ ｓｐｒｉｎｇ；ｆｒｉｃｔｉｏｎ；ｔｈｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｅｌａｓｔｉｃ ｒｅｓｔｏｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ；ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｃｈａｏｓ 钢板弹簧存在非线性和迟滞特性 ］。车辆的动 力学特性设计需要准确计算悬架作用力，为此，国 内外学者研究了多种计算钢板弹簧悬架力学特性方 法。Ｔｈｏｓｈｉｏ Ｈａｍａｎｏ等人 采用有限元方法对钢板 擦系数对钢板弹簧迟滞特性和阻尼特性的影响。于 安和等 利用Ｎａｓｔｒａｎ有限元软件提供的线接触单元 分析了某型钢板弹簧的刚度特性，讨论了摩擦系数 对钢板弹簧刚度特性的影响。但是，对于摩擦系数 弹簧的迟滞特性进行了分析。丁能根等口 采用有限 元方法，利用ＡＮＳＹＳ软件提供的面一面接触单元分 析了钢板弹簧的迟滞特性，并结合实例分析了不同摩 的讨论只是停留在迟滞特性和对静刚度的影响上。 本文以某型货车的钢板弹簧为模型，使用有限 元方法，针对钢板弹簧的大变形、各叶片间接触等 收稿日期：２０１２—１卜２５ 基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划（ＮＣＥＴ一１０—０３５８）