汽车工业是体现一个国家工业发展水平和综合制造能力的重要标志。目前,人们对汽车特别是重型牵引车的平顺性和舒适性的要求越来越高。少片变刚度钢板弹簧相对于传统的多片钢板弹簧或少片变截面钢板弹簧在上述两个方面具有很大的优势。随着设计能力、制造能力以及材料研发水平的不断提高和发展,少片变刚度钢板弹簧悬架系统已经成为重型牵引车的发展趋势。本文以某重型牵引车为平台,针对我国少片变刚度钢板弹簧设计、生产的现状,结合当今先进的设计研究手段,主副簧采用全啮合曲线型的接触方式,对后悬少片变刚度钢板弹簧进行优化设计。主要工作内容如下:(1)研究钢板弹簧的数学模型,深入了解梯形变截面钢板弹簧的设计计算方法,建立原后悬少片定刚度钢板弹簧的数学模型并对少片定刚度钢板弹簧的刚度、强度等计算方法进行研究,进而分析原模型的结构性能。(2)在满足后悬设计要求的前提下,上下级均采用少片变刚度全啮合钢板弹簧,应用MATLAB优化工具箱对其进行结构参数的优化设计,确定上下级主副簧合适的结构设计参数;然后,对优化设计前后后悬上下级主副簧的结构性能进行对比分析,重点探讨了上下级主副簧K点位置以及自由状态下少片变刚度钢板弹簧全啮合曲线的确定。(3)利用结构非线性有限元方法,考虑板簧工作过程中的大变形、簧片间的接触等多种非线性因素,通过适当的特性选取,模拟簧片间的非线性接触。应用Hyper Mesh中的ANSYS模块建立后悬少片变刚度全啮合钢板弹簧的有限元模型,分别在满载、动载和夹紧三种工况下分析了板簧的应力和应变分布。结果表明优化设计后钢板弹簧满足设计要求,建立的模型精确度极高。(4)建立定刚度和变刚度钢板弹簧简单等截面梁模型,在MATLAB中直观反映定刚度板簧和变刚度板簧在应力和偏频方面的差异,对比分析得出变刚度钢板弹簧的适用条件。通过运用理论分析及经验知识来解决工程实际问题,与生产实践结合紧密,同时,提供了后悬少片变刚度全啮合钢板弹簧一整套优化设计方案,并对比分析了变刚度板簧与定刚度板簧的优劣,对后悬少片钢板弹簧的工程设计具有一定的指导意义。