传统的汽车板簧一直采用耐疲劳性能极好的弹簧钢来制造。但随着汽车安全、节能和环保等要求的不断提高，汽车轻量化逐渐成为研究的重点。树脂基复合材料，作为汽车上重要的轻量化材料，越来越多地取代了传统的金属材料。与钢铁、铝合金等传统材料相比，树脂基复合材料具有重量轻、比强度高、耐腐蚀、减振性能好、可设计性强、易于加工等优点，并且实践证明，在汽车上大量使用树脂基复合材料可以显著减轻汽车自重、降低油耗、提高汽车安全舒适性，同时还可减少环境污染和降低汽车的制造与使用综合成本。因此，研究国内外汽车复合材料板簧技术，设计适合我国汽车工业发展的复合材料板簧，对实现我国汽车板簧轻量化，提高驾驶的舒适性、稳定性及耐用性，缩短设计周期、提高效率等工作具有重要意义。

以汽车零部件当中的板簧为研究对象，根据复合材料轻质高强度的特点及其在汽车工业中的应用情况，选取合适的复合材料，即玻璃纤维增强树脂基复合材料，来取代传统的弹簧钢以减轻质量，并通过板簧结构的优化设计进一步减轻质量，最终达到轻量化的目的。

首先概述了悬架系统、板簧和复合材料方面的发展情况。接着介绍了复合材料力学中有关复合材料层合板的相关理论，包括复合材料层合板的特点，层合板的应变、内力和应力应变关系等内容。在有关复合材料层合板力学相关理论的基础上，以最小的板簧质量为目标函数，以板簧的尺寸参数为设计变量，以板簧的强度和刚度为约束条件，建立了复合材料汽车板簧的优化数学模型，并结合某车型板簧的原始数据，调用MATLAB优化工具箱中的有约束非线性优化函数求得板簧最小质量下的最佳尺寸。在得到板簧优化设计的结果后，采用PROE软件建立了板簧的三维几何模型，然后导入有限元分析软件ANSYS中分析了板簧的装配过程，并分析了满载载荷下的变形、应力和刚度。最后研究了板簧在正弦载荷作用下片端的位移响应和动刚度，并进行了疲劳寿命的仿真分析，预测了板簧的疲劳寿命。

汽车的钢板弹黃可以分为多片等截面式、少片变截面式、主副簧复合式和渐变刚度式等，多片等截面式和少片变截面式钢板弹簧为等刚度簧，主副簧复合式和渐变刚度式为变刚度簧。

多片等截面式钢板弹簧由多片等宽度、等截面积、不等长度的簧片相互叠加而成，各片的厚度根据需要可以相同也可以不同。为了减少片间摩擦，各片间都有石墨润滑剂。多片等截面钢板弹簧的刚度是一个定值。

载重汽车的空载载荷和满载载荷差别较大，为了得到良好的等频性，其后悬架常使用具有非线性特性的弹性元件，其弹性特性大多是一条折线。

由于纤维增强复合材料具有单向强度高、单位质量储能大、弹性模量小、耐腐烛等优点，所以近年来科研人员开始致力于复合材料板簧的研究。H.A.AI-Qreshi分析设计了复合材料板簧，并进行样品测试，结果表明玻璃纤维增强塑料板簧性能良好。I.Rajendran和S.vijayaranagan使用遗传算法优化设计了复合材料板簧。Mahmood M.shokrieh和Davood razaei对复合材料板簧进行优化设计并与相同条件下的钢板弹簧作对比，结果表明复合材料

板簧的性能优于钢板弹賛。国内学者也研究了复合材料板簧。

对于汽车工业中的复合材料，国内外主要使用树脂基复合材料，包括玻璃纤维增强复合材料和碳纤维增强复合材料。树脂基复合材料具有如下特点：1.轻质高强度。树脂基复合材料相对密度只有普通碳钢的五分之一到四分之一，但是其比强度却很大，承载能力很高。2.性能可设计。通过选择合适的原材料种类、工艺、铺层方向等可以设计出所需复合材料的理化性能和力学性能，设计的空间很大。3.具有良好的耐腐烛性。选择合适的树脂作为复合材料的基体，可以得到不同耐腐蚀性的复合材料。4.具有良好的减振性。树脂基复合材料具有较大的振动衰减系数，在受到冲击的时候会把大量的冲击能量吸收。5.容易成型，工艺简单。用模具可以制出各种树脂基复合材料，有效地减少了零件的数量，降低了生产的成本。此外，树脂基复合材料的疲劳极限比较高，对应力集中敏感性小。

2. 研究的基本内容与方案

石油资源的不断减少，油价的不断上涨，以及环境污染问题的日益加剧，给汽车产业的进一步发展带来了新的挑战。汽车的发展不得不向节能减排的方向前进。除了开发新能源汽车，减轻车体的质量也可以在一定程度上减少燃油消耗，减少尾气排放。所以汽车零部件的轻量化也必然成为研究的重点。