商用车复合材料板簧设计分析

摘要

在满足轻型货车整备质量限值要求的前提下，为降低轻型货车板簧质量，采用玻璃纤维-环氧树脂复合材料替代传统钢材，对板簧进行轻量化设计与分析。采用三维建模软件Creo构建复合材料板簧几何模型；基于设计刚度150.0(1±5%) N/mm的要求，通过有限元仿真确定纤维铺层厚度比，并分析板簧在静态垂向、制动和转弯工况下的强度；结合台架试验对模压工艺制备的复合材料样件进行验证。结果表明：对比原板簧，采用纤维方向与样件长度方向夹角为0°、45°的玻璃纤维-环氧树脂复合材料，铺层比例为6:5时，板簧质量由26 kg降为10 kg,板簧质量降低61.5%;板簧仿真刚度为153.1 N/mm,台架试验测试板簧实际刚度为155.0 N/mm,均处于设计刚度允许偏差范围内；该复合材料板簧各工况下的安全因数均大于1.20,且台架疲劳寿命达到30万次未失效，满足使用要求。

关键词

轻量化 / 复合材料板簧 / 设计仿真 / 台架试验