奥申弹簧,表示螺旋弹簧作为一种重要的弹性部件,影响着许多汽车的性能,但目前的大多数设计需求只停留在稳定性和刚度上,对系统的影响没有深入研究.因此,在讨论设计思路之前,要明确螺旋弹簧的作用…
弹簧最简单的功能是支撑身体,直接决定身体姿势和运动范围,很多地方会混合弹簧和减震器的作用,但事实上,因为理想的弹簧模型没有阻尼,所以不参与减震吸收.如下图所示振动衰减简示图:
减震器吸收振动,转化为热能,通过热辐射释放,虽然弹簧也有一定的阻尼,但与减震器贡献相比,基本忽略.但弹簧的刚度会直接影响悬架的刚度,导致车辆运动的振幅不同.下图是不同弹簧在相同力下的区别:
低刚度
高刚度
除了影响振幅和车内人员的驾驶体验外,刚度问题还会影响前后悬架的偏频.设计不合理的偏频会与人体固有的偏频产生共鸣,降低驾驶体验。由于身体素质的变化,每个人的偏频往往需要看主观感受.
悬架刚度和偏频是性能部门决定的输入目标。产品工程师一般是接受者,不需要过度理解。但由于后期调整的可能性很大,工程师需要了解未来的趋势.
比如调整需求会有多个方案弹簧,需要提前预警,确认不同刚度是否能满足预压高度,保证不同刚度的预载,保证车身姿势等。.后续更新将单独说明风险点.
所以总结一下大概的流程:
1.系统级参数设置:空、半、满载目标(设计状态需要明确定义,关系到后续基准);偏频;寄生刚度(衬套扭转等贡献的刚度);车轮刚度;悬架行程;杠杆率和周围尺寸的定义.
2.产品设计:产品方案(线径、中径、无/有效圈数设置)、弹簧运动包络验证、调整方案准备(不同方案的结构变化)、DFMEA,DVP建立、工艺可行性确认、边界尺寸设置.
3.性能调整和耐久性验证:不同刚度弹簧调整、不同刚度高度调整、不同硬度弹簧垫硬度试验、各种综合耐久性试验及后期优化.
4.量产及后续优化:PFMEA.PVP,VAVE等.
其中,我们将从弹簧运动力分析、边界接口设计、弹簧结构优化、故障模式和试验验证、调整和耐久性五个方向讨论.