[发明专利]端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法

说明书

本发明涉及端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片主簧的结构参数、副簧长度和片数、副簧斜线段的厚度比及抛物线段的厚度比、弹性模量、主副簧复合刚度设计要求值，对端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度进行设计。通过实例及仿真验证可知，该发明所提供的端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法是正确的，可得到准确可靠的副簧根部厚度设计值，为端部接触式少片根部加强型主副簧设计提供了可靠的设计方法，利用该方法可提高端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的设计水平、产品质量和性能及车辆行驶平顺性；同时，还可降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法。

背景技术

对于少片变截面钢板弹簧，为了满足变刚度的要求，通常将其设计为少片变截面主副簧。由于少片变截面主簧的第1片其受力复杂，不仅承受垂向载荷，同时还承受扭转载荷和纵向载荷，因此，实际所设计的第1片主簧的端部平直段的厚度，通常比其他各片主簧的偏厚一些，即在实际设计和生产中，大都采用端部非等构的少片抛物线型变截面主副钢板弹簧；同时，为了加强少片抛物线型变截面主副簧的应力强度，通常在根部平直段与抛物线段之间增设一斜线段，即采用根部加强型的少片变截面主副簧。另外，由于为了满足主副簧不同复合刚度的设计要求，通常采用不同长度的副簧，即主簧与副簧的接触位置也不同，因此，主副簧可分为端部接触式和非端部接触式，其中，在副簧根部平直段厚度及片数给定情况下，端部接触式主副簧的复合刚度大于非端部接触式的复合刚度。副簧根部平直段的厚度决定主副簧的复合刚度大小，对车辆行驶平顺性具有重要影响；然后，由于主簧端部平直段非等构，副簧的长度小于主簧的长度，同时，根部设有斜线加强段，因此，端部接触式少片根部加强型主副簧的根部平直段的厚度设计非常复杂，先前一直未能给出副簧厚度设计方法，无法满足目前车辆行业快速发展及对悬架少片变截面主副钢板弹簧精确设计的要求。因此，必须建立一种精确、可靠的端部接触式少片根部加强型主副簧的副簧根部平直段厚度的设计方法，满足车辆行业快速发展及对少片变截面主副钢板弹簧精确设计的要求，提高变截面钢板弹簧的设计水平、产品质量和性能及车辆行驶平顺性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、可靠的端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法，其设计流程如图1所示。端部接触式少片根部加强型变截面主副簧为对称结构，可将一半对称结合主副簧看作悬臂梁，即将对称中心线看作一半弹簧的固定根部，将主簧端部受力点和副簧触点受力点分别看作一半主簧和副簧的端点，其一半对称结构示意图，如图2所示，包括：主簧1，根部垫片2，副簧3，端部垫片4，主簧1和副簧3的各片是由根部平直段、斜线段、抛物线段、端部平直段四段构成，其中，斜线段对钢板弹簧根部起加强作用，主簧和副簧的宽度为b，安装间距的一半l₃，斜线段的长度为Δl，弹性模量为E。主簧1的各片根部平直段之间、副簧3的各片根部平直段之间、及主簧1与副簧3之间均设置有根部垫片2；主簧1的各片端部平直段之间设置有端部垫片4，端部垫片的材料为碳纤维复合材料，以防止工作时产生摩擦噪声。各片主簧的根部平直段的厚度为h_2M，宽度为b，一半长度为L_M，斜线段的根部到主簧端点的距离为l_2M，斜线段的端部到主簧端点的距离为l_2Mp；各片主簧的斜线段的端部厚度为h_2Mp，斜线段的厚度比γ_M＝h_2Mp/h_2M；各片主簧的端部平直段非等构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度；各片主簧的端部平直段的厚度和长度分别为h_1i和l_1i，抛物线段的厚度比为β_i＝h_1i/h_2Mp，i＝1,2,…,m，m为主簧片数。