毕业设计（论文）开题报告课题名称复合材料载重车用弹簧的工艺研究系部材料工程系专业金属材料班级T833-5姓名马顺达学号20080330504指导教师签名（校内）指导教师签名（校外）年月日湖北汽车工业学院毕业设计（论文）开题报告----1课题背景及意义伴随着油价的上涨和环境问题,减轻汽车质量以降低油耗变得越来越重要。作为汽车悬架弹性元件的钢板弹簧在车体自重所占比重大约1/20-1/15。因而在汽车板簧的发展方面,国内外汽车厂商和研究人员一直都紧紧围绕着轻量化、提高驾驶的舒适性、稳定性及耐用性等方面进行了大量的研究工作,出现了少片式、单片式的板簧,其中以复合材料板簧成效最大。1988年CorviA用有限元方法对复合材料板弹簧进行了初步研究;YuWJ,KimHC为一种汽车悬架设计和优化了一种楔型梁。国外在该方面的研究比较成熟,已经有产品在市场上投入使用,而国内在这方面的研究成果较少。2本课题及相关领域的国内外现状及发展早在70年代初期汽车工业就开始使用复合材料制造汽车零件。进入80年代,福特、雪铁龙等著名汽车制造厂商投入了大量人力、物力,深入开展复合材料技术在汽车工业的广泛应用研究,极大地推动了复合材料在汽车上的应用。复合材料也从制备简单的汽车非承力零件进入制备承力构件这一时期,复合材料高性能汽车板簧、驱动轴及全复合材料车身技术的厂家获得了成功并投入应用。进入80年代中期后,世界著名汽车厂商竞相在汽车结构上广泛采用复合材料,如目前引进的北京吉普、富康、福特及雪佛莱(子弹头)等车型均有较多的复合材料承力件运用。国内预计到2000年,汽车结构重量的20%~25%将为复合材料。据不完全统计1992年美国23个汽车制造商在大约100种车型中至少采用了245个复合材料零部件。因此,美国国家关键技术委员会在美国关键技术报告中指出：“复合材料在汽车工业中是保持竞争优势的潜在源泉”。我国由于发展基础较弱,汽车制造企业在规模档次上与发达国家有较大差距,整体技术水平落后于世界先进水平30年,尤其在制造技术和先进材料的应用方面。汽车制造厂从70年代开始采用手糊工艺制作的玻璃钢发动机罩,后来SMC、RTM工艺成型的玻璃钢产品进入汽车行业,仍以热固主。90年代后期上汽帕萨特轿车、北京切诺基吉普车、一汽奥迪轿车等开始采用GMT片材,国内一些科研院所、企业开始研究开发热塑性玻璃钢在汽车上的应用,GMT的研究列入国家“八六三”《轿车新技术开发》项目,现在国内已形成初步生产规模。根据中国汽车总公司统计,2000年全国车产量达到190万辆,汽车用塑料约130kt(按占汽车自重的5%计算)而增强塑料仅有几千吨。3课题主要任务和研究路线3.1复合材料板簧的有限元应力分析及其设计板簧是汽车上重要部件之一,它主要用来传递垂直力,并缓冲不平路面引起的冲击和震动目前汽车上主要使用钢板弹簧,它是由若干等宽不等长的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁。近年来,国外汽车公司纷纷推出少片式甚至单片式的板簧,其中复合材料单片板簧更为引人注目。纤维增强复合材料单向强度值高,弹性模量小,单位质量储能大,材料利用率高,耐腐蚀,有良好的固有衰减能力,很适合于制造汽车板簧这样要求弹性弯曲的构件传统的复合材料板簧设计方法是将板簧作为一典型的三点弯曲构件,仅需考虑其强度满足受弯时的正应力要求实际上板簧连接着车轮车架,除传递垂直力外,还传递着车轮车架间的其它力和力矩。而且复合材料由树脂纤维叠合而成,是各向异性材料,各个方向的强度和许用应力都不同,用有限元法分析应力应变、进行设计计算,是非常必要的。3.1.1复合材料板簧设计的要点目前国内汽车行业对复合材料板簧有一个来用性要求：替换性。任何厂家和使用者不可能因为要使用复合材料板簧而重新设计后车架或重新布置后车架上各组件。复合材料板簧与钢板弹簧必须适配,也就是说与原钢板弹簧刚度相同,安装尺寸相同。依据复合材料的特点,将复合材料板簧制成一单片等宽变厚的曲梁，考虑到安装要求,板簧中部和端部应该是平直的,板簧中段以抛物线形式变化,图1为板簧的设计模型（板簧处于伸展状态）。图中：段的长度由安装尺寸决定,不可变动。设计人员应做的工作是：找出适当的组合,使复合材料板簧在刚度上与钢板簧相等,正应力、剪应力同时满足要求且安全系数相近。此时33.1.2.有限元计算的模型简化板簧主要承受因装载产生的垂直力P,刹车和加速时承受纵向牵引力X,在转弯和凹凸不平路面上承受侧向力F,将此转化为沿长度方向的扭矩M,板簧的受力情况如图2。复合材料板簧在受载过程中像一个对称的简支曲梁,其加载也是对称的,故分析一半即可（见图3）。层合构件的材料特性可简化为：宏观均匀,线弹性,宏观正交各向异性,无初始应力。3.2材