[01259181]车辆悬架少片变截面等应力板簧关键技术研究与开发

课题来源及背景随着经济发展及城市化进程的加快，节能减排、绿色环保政策法规的逐步建立和实施，以及安全性舒适性观念的逐步树立和深入人心，汽车“节能、舒适、安全”已经成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题，少片变截面钢板弹簧以其片数少、自重轻、吸收振动载荷能力强、疲劳寿命高等优点受到了国内外车辆悬架专家和车辆制造企业的高度关注，在车辆悬架系统中得到了广泛地推广和应用。

虽然目前已有许多国内外学者围绕少片变截面钢板弹簧进行了诸多研究，然而，由于少片变截面变刚度钢板弹簧的结构较为复杂，且主副簧具有耦合特性，设计难度大，目前国内外尚未建立起可靠的少片变截面钢板弹簧智能化集成设计技术，导致产品一致性差、质量稳定性差、原材料浪费严重、生产成本非常高。

面对新一代信息技术与制造业深度融合和传统产业转型升级需求的双重压力，建立健全具有自主创新特色的少片变截面钢板弹簧设计方法迫在眉睫。

2.技术原理及性能指标

本项目围绕少片变截面变刚度钢板弹簧，以车辆行驶安全性、人体乘坐舒适性、工程设计便捷性为中心，利用理论分析、计算机仿真与试验验证相结合的方式，开展前沿探索性研究工作，旨在从弹簧受力根源来认识少片变截面变刚度钢板弹簧关键力学问题，以此来提升少片变截面钢板弹簧技术水平和储备，取得突破性和创造性的研究成果，引领少片变截面钢板弹簧设计，促进智能工厂建立与目前设计方法相比，项目研究的主要性能指标：（1）弹簧刚度测试值与设计要求值的偏差小于10%。（2）相同承载下的弹簧应力强度可提高 5%。（3）弹簧重量可降低 5%。

3.技术的创造性与先进性

现有技术研究资料表明，目前尚没有有关少片两端加强型变截面钢板弹簧智能化集成设计的发明专利，本项目根据车辆悬架参数及钢板弹簧的刚度设计要求值，对少片两端加强型变截面钢板弹簧的关键结构参数进行正向设计，并依据解析计算方法对弹簧的刚度及强度进行校核，为少片变截面钢板弹簧的智能设计和工业数字化生产奠定了重要的技术支撑。同时该研究可显著提高产品稳定性和一次产品合格率，降低设计及试验费用，加快产品生产速度，解放劳动生产力，减少对自然环境的影响。

技术的成熟程度，适用范围和安全性自2017年申请第一项少片变截面钢板弹簧专利以来，累计获少片变截面钢板弹簧设计方面的国家发明专利55件，形成了周密的专利池，并承担省部级、企业科研项目7项，为我国汽车工业的技术进步做出了重要贡献。该技术还可应用于各类采用少片变截面钢板弹簧悬架系统的车辆设计中，显著提高我国少片变截面钢板弹簧的技术水平和储备，推动少片变截面钢板弹簧智能设计和数字化生产制造的发展，大幅度降低弹簧原材料的浪费，大力解放社会生产劳动力。

应用情况及存在的问题自2017年以来，该技术先后在山东汽车弹簧厂淄博有限公司、山东恒日悬架弹簧有限公司、山东唐骏欧玲汽车制造有限公司、北汽福田汽车股份有限公司等多家企业实施，累计实施13余款车型，取得了显著的经济效益和社会效益。然而，实际的少片两端加强型变截面钢板弹簧远比简化模型复杂的多。其中，钢板弹簧的横截面形状为非矩形截面;且钢板弹簧在变形过程中除了产生垂向变形之外，还存有横向变形。这些因素影响了钢板弹簧设计精度的进一步提升，还有待进一步深入研究和讨论。