Методика синтеза геометрии продольного профиля и конструктивных параметров листовой рессоры с применением метода конечных элементов

Обоснование. В большинстве грузовых транспортных средств применяются листовые рессоры в качестве упругого элемента в системе подрессоривания, поэтому совершенствование подходов к расчёту и синтезу рессорных подвесок автомобиля для снижения вибронагруженности и повышения комфорта движения является актуальным вопросом. Благодаря синтезированию продольного профиля листов рессоры сложной формы можно добиться высоких свойств прочности рессоры при достаточно низкой жёсткости путём применения расчётов и оптимизаций с помощью метода конечных элементов (МКЭ), что позволяет создавать более совершенную форму рессоры с точки зрения плавности хода транспортного средства.

Цель работы — создание новой методики синтеза листовой рессоры переменного профиля её продольного сечения и получение ее характеристик при помощи современных методов проектирования, основанных на применении МКЭ.

Материалы и методы. Решение поставленной задачи проводится в программном комплексе NX в среде для прочностных расчётов Simcenter 3D. Для получения геометрии продольного профиля рессоры применяется топологическая оптимизация, а затем проводится проверочный расчёт на прочность с помощью МКЭ для получения характеристик рессоры.

Результаты. В ходе выполнения работы, проводимой в Инновационном центре «КАМАЗ», разработан способ формирования продольного профиля листовой (независимо от количества листов) рессоры и построены зависимости жёсткости листовой рессоры от её параметров. По полученным зависимостям была синтезирована оптимальная геометрия продольного профиля рессоры, в которой была снижена жёсткость на 33%, по сравнению с прототипом рессоры, при сохранении несущей способности транспортного средства.

Заключение. Данная методика синтеза геометрии продольного профиля и конструктивных параметров рессоры может использоваться в процессах конструкторского проектирования систем подрессоривания транспортных средств и в дальнейшем применяться при проведении исследовательских работ.