CN110263413A - 一种扭杆弹簧的优化设计方法 - Google Patents

一种扭杆弹簧的优化设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110263413A
CN110263413A CN201910515240.8A CN201910515240A CN110263413A CN 110263413 A CN110263413 A CN 110263413A CN 201910515240 A CN201910515240 A CN 201910515240A CN 110263413 A CN110263413 A CN 110263413A
Authority
CN
China
Prior art keywords
torsion
bar spring
bar
design method
optimum design
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910515240.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110263413B (zh
Inventor
杨飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
QING'AN GROUP CO Ltd
Original Assignee
QING'AN GROUP CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by QING'AN GROUP CO Ltd filed Critical QING'AN GROUP CO Ltd
Priority to CN201910515240.8A priority Critical patent/CN110263413B/zh
Publication of CN110263413A publication Critical patent/CN110263413A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110263413B publication Critical patent/CN110263413B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Springs (AREA)

Abstract

本发明属于扭杆弹簧设计领域，具体涉及一种扭杆弹簧的优化设计方法。按现有扭杆弹簧的设计公式计算得到扭杆弹簧，针对不同的材料其理论与实际的刚度公差为±10％，不能满足一些对力值较为敏感的应用场合。本发明针特定的扭杆弹簧特征，提供了一种扭杆弹簧的优化设计方法，通过采用优化的设计参数C,C为0.875‑0.915，将该参数作为一个常数系数引入扭杆弹簧的计算公式扭杆弹簧的理论与实际刚度公差为±2.5％，显著提高了扭杆弹簧的刚度精度，从而提高应用装置或系统的性能指标精度，简化调节机构的结构和调节难度，适用性极广，经济性好。

Description

一种扭杆弹簧的优化设计方法
技术领域
本发明属于扭杆弹簧设计领域，具体涉及一种扭杆弹簧的优化设计方法。
背景技术
目前，按现有扭杆弹簧的设计公式计算得到扭杆弹簧，但针对不同的材料，通过该通用性的设计公式所得到的扭杆弹簧，其理论与实际的刚度公差为±10％，不能满足一些对力值较为敏感的应用场合。
发明内容
本发明针对表1列出的扭杆弹簧特征，提供了一种扭杆弹簧的优化设计方法，具有更高的设计精度。
表1扭杆弹簧特征
该方法对现有的设计公式进行了优化，具体通过采用优化的设计参数C,C为0.875-0.915，将该参数作为一个常数系数引入扭杆弹簧的计算公式，即
其中：
d—杆径，m；
L—杆长，m；
G—材料切变模量,GPa；
K—刚度，Nm/°。
通过引入后的计算公式得到的扭杆弹簧其理论与实际刚度公差为±2.5％，显著提高了扭杆弹簧的刚度精度。适应设计参数C的扭杆弹簧见表1。
有益效果：采用本发明的优化设计方法，扭杆弹簧的理论与实际刚度公差为±2.5％，显著提高了扭杆弹簧的刚度精度，从而提高应用装置或系统的性能指标精度，简化调节机构的结构和调节难度，适用性极广，经济性好。
附图说明
图1是根据目前设计方法得到的扭杆弹簧试验数据。
图2是根据本发明设计方法得到的扭杆弹簧试验数据。
具体实施方式
现结合附图将初始和最终的试验参数和数据列举。
按公式设计三种扭杆弹簧，状态见表2，试验数据见图1。
表2扭杆弹簧设计参数
理论刚度与实际刚度对比见表3。
表3扭杆弹簧理论刚度与实际刚度对比(1)
由表3可以看出理论刚度比实际刚度大10％左右。
按公式设计三种扭杆弹簧，C为0.896，状态见表4，试验数据见图2。
表4引入设计参数的扭杆弹簧设计参数
理论与实际刚度对比见表5。
表5扭杆弹簧理论与实际刚度对比(2)
由表5可以看出理论刚度与实际刚度的比值在1.8％以内，满足扭杆弹簧的刚度K应在K±2.5％以内的要求。

Claims (10)

1.一种扭杆弹簧的优化设计方法，其特征在于：该方法用于结构形式为实心杆且圆锥过渡、杆径16-24mm、材料为60Si2MnA、热处理HRC47-51的扭杆弹簧，采用了优化设计公式：
其中，C为设计参数，取值0.875-0.915,
D为杆径，m；
L为杆长，m；
G为材料切变模量,GPa；
K为刚度，Nm/°。
2.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法，其特征在于：所述设计参数C为0.896。
3.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法，其特征在于：所述设计参数C为0.885。
4.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法，其特征在于：所述设计参数C为0.895。
5.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法，其特征在于：所述设计参数C为0.90。
6.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法，其特征在于：所述设计参数C为0.913。
7.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法，其特征在于：所述杆径为20mm。
8.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法，其特征在于：所述杆径为18mm。
9.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法，其特征在于：所述杆径为22mm。
10.根据权利要求1所述的扭杆弹簧的优化设计方法，其特征在于：热处理HRC49。
CN201910515240.8A 2019-06-14 2019-06-14 一种扭杆弹簧的优化设计方法 Active CN110263413B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910515240.8A CN110263413B (zh) 2019-06-14 2019-06-14 一种扭杆弹簧的优化设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910515240.8A CN110263413B (zh) 2019-06-14 2019-06-14 一种扭杆弹簧的优化设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110263413A true CN110263413A (zh) 2019-09-20
CN110263413B CN110263413B (zh) 2023-05-26

Family

ID=67918312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910515240.8A Active CN110263413B (zh) 2019-06-14 2019-06-14 一种扭杆弹簧的优化设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110263413B (zh)

Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998054018A1 (fr) * 1997-05-26 1998-12-03 Isuzu Motors Limited Suspension pour vehicules a deux essieux arriere
EP0970874A1 (fr) * 1998-07-09 2000-01-12 Société de Mécanique d'Irigny Procédé pour la réduction de la dispersion du couple sur une valve d'assistance pour direction assistée hydraulique de véhicule automobile
WO2005077684A1 (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha スタビライザ制御装置
CN102678736A (zh) * 2012-05-19 2012-09-19 零八一电子集团四川红轮机械有限公司 可自动调整扭转刚度的翻转装置储能机构
CN102799696A (zh) * 2011-05-23 2012-11-28 福托伟阀门(上海)有限公司 弹簧的优化设计方法
US20130300043A1 (en) * 2010-11-29 2013-11-14 Todd Michael Whitaker Tubular torsion bar
CN103870630A (zh) * 2014-01-11 2014-06-18 西北工业大学 一种齿轮传动系统动力学分析模块化建模方法
CN104063057A (zh) * 2014-06-10 2014-09-24 南京信息工程大学 一种支持增强力触觉反馈的涡卷弹簧仿真系统
CN104865008A (zh) * 2015-01-04 2015-08-26 哈尔滨工业大学 扭摆法转动惯量测量中扭杆温度补偿方法
CN204878484U (zh) * 2015-06-26 2015-12-16 湖北鑫宝马弹簧有限公司 一种双质量飞轮减振弹簧
CN106314470A (zh) * 2016-09-14 2017-01-11 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种带锥度抗侧滚弯扭杆及其设计制造方法
CN205876864U (zh) * 2016-07-04 2017-01-11 张家界航空工业职业技术学院 一种破障车液压安全装置
US20170023984A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 Apple Inc. Torsion bar design
CN106483872A (zh) * 2015-08-26 2017-03-08 上海宇航系统工程研究所 模拟柔性太阳翼驱动动力学仿真试验台的精度评判方法
CN106570221A (zh) * 2016-10-18 2017-04-19 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 一种圆筒式基坑支护桩桩顶冠梁水平抗侧刚度计算方法
CN106644433A (zh) * 2016-12-06 2017-05-10 中国北方车辆研究所 高通用性模块化扭杆弹簧试验固定装置
CN106777677A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 华南理工大学 一种适用于乘用车不同工况传动系扭振分析的建模方法
CN107089243A (zh) * 2017-05-03 2017-08-25 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种轨道交通抗侧滚扭杆减重方法和结构
CN107238479A (zh) * 2017-06-08 2017-10-10 北京交通大学 一种不中断交通的装配式梁桥服役安全状态快速评估方法
CN207193492U (zh) * 2017-07-28 2018-04-06 程建玲 一种dty丝喷射用空气过滤装置
CN108128348A (zh) * 2017-11-16 2018-06-08 南京航空航天大学 基于鸟群算法的电动助力转向系统及其多目标优化方法
CN108910078A (zh) * 2018-06-25 2018-11-30 中国商用飞机有限责任公司 用于颤振模型的操纵间隙与刚度模拟装置
US20180361817A1 (en) * 2017-06-16 2018-12-20 Mahindra N.A. Tech Center Axle Assembly With Twist Beam

Patent Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998054018A1 (fr) * 1997-05-26 1998-12-03 Isuzu Motors Limited Suspension pour vehicules a deux essieux arriere
EP0970874A1 (fr) * 1998-07-09 2000-01-12 Société de Mécanique d'Irigny Procédé pour la réduction de la dispersion du couple sur une valve d'assistance pour direction assistée hydraulique de véhicule automobile
WO2005077684A1 (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha スタビライザ制御装置
US20130300043A1 (en) * 2010-11-29 2013-11-14 Todd Michael Whitaker Tubular torsion bar
CN102799696A (zh) * 2011-05-23 2012-11-28 福托伟阀门(上海)有限公司 弹簧的优化设计方法
CN102678736A (zh) * 2012-05-19 2012-09-19 零八一电子集团四川红轮机械有限公司 可自动调整扭转刚度的翻转装置储能机构
CN103870630A (zh) * 2014-01-11 2014-06-18 西北工业大学 一种齿轮传动系统动力学分析模块化建模方法
CN104063057A (zh) * 2014-06-10 2014-09-24 南京信息工程大学 一种支持增强力触觉反馈的涡卷弹簧仿真系统
CN104865008A (zh) * 2015-01-04 2015-08-26 哈尔滨工业大学 扭摆法转动惯量测量中扭杆温度补偿方法
CN204878484U (zh) * 2015-06-26 2015-12-16 湖北鑫宝马弹簧有限公司 一种双质量飞轮减振弹簧
US20170023984A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 Apple Inc. Torsion bar design
CN106483872A (zh) * 2015-08-26 2017-03-08 上海宇航系统工程研究所 模拟柔性太阳翼驱动动力学仿真试验台的精度评判方法
CN205876864U (zh) * 2016-07-04 2017-01-11 张家界航空工业职业技术学院 一种破障车液压安全装置
CN106314470A (zh) * 2016-09-14 2017-01-11 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种带锥度抗侧滚弯扭杆及其设计制造方法
CN106570221A (zh) * 2016-10-18 2017-04-19 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 一种圆筒式基坑支护桩桩顶冠梁水平抗侧刚度计算方法
CN106644433A (zh) * 2016-12-06 2017-05-10 中国北方车辆研究所 高通用性模块化扭杆弹簧试验固定装置
CN106777677A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 华南理工大学 一种适用于乘用车不同工况传动系扭振分析的建模方法
CN107089243A (zh) * 2017-05-03 2017-08-25 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种轨道交通抗侧滚扭杆减重方法和结构
CN107238479A (zh) * 2017-06-08 2017-10-10 北京交通大学 一种不中断交通的装配式梁桥服役安全状态快速评估方法
US20180361817A1 (en) * 2017-06-16 2018-12-20 Mahindra N.A. Tech Center Axle Assembly With Twist Beam
CN207193492U (zh) * 2017-07-28 2018-04-06 程建玲 一种dty丝喷射用空气过滤装置
CN108128348A (zh) * 2017-11-16 2018-06-08 南京航空航天大学 基于鸟群算法的电动助力转向系统及其多目标优化方法
CN108910078A (zh) * 2018-06-25 2018-11-30 中国商用飞机有限责任公司 用于颤振模型的操纵间隙与刚度模拟装置

Non-Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NEDERVEEN, C.J.; TILSTRA, J.F.: "Clamping corrections for torsional stiffness of prismatic bars", 《JOURNAL OF PHYSICS D (APPLIED PHYSICS)》 *
SHANG QIGANG；WANG HONGYAN；WANG LIANGXI: "The Research on Refitment of a High Mobility Tracked Vehicle Based on Virtual Prototype Technology" *
SU, HJ (SU, HAI-JUN): "A Pseudorigid-Body 3R Model for Determining Large Deflection of Cantilever Beams Subject to Tip Loads" *
乐文超,朱晓,宁月敏,杨佼源,丁璐,王森.: "基于fmincon的扭杆悬架弹簧优化设计", 《上海汽车》 *
冀哲,姚晓先,梁作宝: "变刚度电动负载力矩模拟系统的刚度解算", 《弹箭与制导学报》 *
刘斌: "轻型汽车前悬架设计分析", 《万方》 *
张宏涛: "两级扭杆弹簧的结构设计与有限元分析", 《万方》 *
徐龙,成艾国,黄清敏,陈雪.: "板簧后悬架垂直刚度影响因素的研究" *
朱俊铖,王东方,缪小冬,王燕: "双横臂扭杆弹簧独立悬架性能仿真与优化", 《现代制造工程》 *
朱剑宝,林可春: "基于微粒群算法的汽车扭杆弹簧优化设计", 《湖北理工学院学报》 *
李舜酩 刘献栋 主编: "《汽车底盘现代设计》", 31 August 2013, 国防工业出版社 *
杨波,王寿荣,李坤宇,朱熙,曹慧亮.: "利用负刚度效应调谐的硅调谐式陀螺仪", 《光学精密工程》 *
沈茂涛: "车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的不知计算", 《汽车技术》 *
王占魁: "扭杆弹簧在军车逃生窗盖上的设计与应用", 《汽车实用技术》 *
王攀: "胶印机收纸系统动力学建模与优化", 《万方》 *
王晓军: "浅析扭杆弹簧在汽车设计中的应用" *
王晓军: "浅析扭杆弹簧在汽车设计中的应用", 《汽车实用技术》 *
程超: "基于多种近似模型的校车悬架优化设计" *
符朝兴,王秀伦: "扭杆弹簧受短波冲击的响应研究", 《机械设计与制造》 *
胡艳云: "某校车扭杆弹簧与双横臂前独立悬架的优化设计" *
薛凤英,唐萍,高兴岐,魏春雨: "高速公路灌缝机扭杆弹簧的设计与应用", 《工程机械》 *
郭晶帆,崔俊杰,常成,赵鑫.: "汽车扭杆弹簧的设计计算方法分析" *
陈林: "某轻卡驾驶室翻转机构的设计与分析", 《万方》 *
黄朝学: "基于ANSYS分析的扭杆扭筒设计", 《水雷战与舰船防护》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110263413B (zh) 2023-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009122022A3 (fr) Matériau aluminosilicate mesostructure forme de particules spheriques de taille specifique
CN110263413A (zh) 一种扭杆弹簧的优化设计方法
WO2009122023A3 (fr) Materiau mesostructure a forte teneur en aluminium et constitue de particules spheriques de taille specifique
TWI696773B (zh) 鐵道車輛用煞車來令、使用該鐵道車輛用煞車來令的鐵道車輛用碟煞系統及使用於鐵道車輛用煞車來令的燒結摩擦材料
CN201749251U (zh) 带松紧调节功能的行星钢球式粗微同轴机构
CN203498561U (zh) 纱线张力控制器
CN208586204U (zh) 制瓶机可调夹头机构
CN203237951U (zh) 一种可调节平衡的平衡吊
CN208558917U (zh) 一种汽车杆式下控制臂
CN205937425U (zh) 一种多功能开槽垫片
CN205064614U (zh) 一种机械手摩擦型防过压联轴器
CN2894815Y (zh) 高压均质阀
CN205614341U (zh) 一种车铣复合机床主轴锁紧装置
CN204694401U (zh) 大扭矩校准装置
CN201723560U (zh) 一种轴向变形自锁螺母
CN202520520U (zh) 可调节的压缩机加热装置
CN204220218U (zh) 一种实验室用粉末碾压机
王程 et al. Study on effects of magnetic particle properties on performance of magnetic particle clutch
CN202901113U (zh) 一种圆锥面外抱块式制动器
CN203587130U (zh) 半导体芯片测试底板
CN202901506U (zh) 一种阀门定位装置
CN206669052U (zh) 一种新型高精度调压阀
CN202291722U (zh) 新型调节板牙
CN208576378U (zh) 一种汽车杆式上控制臂
CN201748496U (zh) 一种集成环保灶的风门调节装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant