[发明专利]高强度一级渐变刚度板簧的载荷挠度特性的仿真计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆悬架板簧，特别是高强度一级渐变刚度板簧的载荷挠度特性的仿真计算方法。

背景技术

随着高强度钢板材料的出现，可采用高强度一级渐变刚度板簧，以满足在不同载荷下的车辆行驶平顺性及悬架渐变偏频保持不变的设计要求，其中，渐变刚度板簧的挠度随载荷的变化特性，不仅影响主副簧切线弧高，而且还影响悬架系统偏频和车辆行驶平顺性。因此，对于给定设计结构参数的高强度一级渐变刚度板簧，是否满足载荷挠度特性的设计要求，应通过仿真计算给出所设计板簧的载荷挠度特性。然而，由于在渐变过程中的板簧挠度及渐变刚度计算非常复杂，且受重叠部分等效厚度计算及接触载荷反求关键问题的制约，据所查资料可知，先前国内外一直未给出高强度一级渐变刚度板簧的载荷挠度特性的仿真计算方法。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对高强度一级渐变刚度设计板簧提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的高强度一级渐变刚度板簧的载荷挠度特性的仿真计算方法，为高强度一级渐变刚度板簧特性仿真计算及仿真软件开发奠定可靠的技术基础，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性对高强度一级渐变刚度板簧的设计要求，通过载荷挠度特性的仿真计算可及时发现产品设计所存在问题，从而提高产品设计水平、质量和性能；同时，还可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、可靠的高强度一级渐变刚度板簧的载荷挠度特性的仿真计算方法，仿真计算流程图，如图1所示。板簧采用高强度钢板，宽度为b，弹性模量为E，各片板簧为以中心穿装孔对称的结构，其安装夹紧距的一半L₀为骑马螺栓夹紧距的一半L₀；高强度一级渐变刚度板簧的一半对称结构如图2所示，由主簧1和副簧2构成，其中，主簧1的片数为n，各片主簧的厚度为h_i，一半作用长度为L_it，一半夹紧长度为L_i＝L_it-L₀/2，i＝1,2,…,n；副簧2的片数为m，各片副簧的厚度为h_Aj，一半作用长度为L_Ajt，一半夹紧长度为L_Aj＝L_Ajt-L₀/2，j＝1,2,…,m。主簧夹紧刚度K_M，主副簧复合夹紧刚度K_MA。末片主簧的下表面与首片副簧的上表面之间的主副簧渐变间隙δ_MA，其大小是由主簧初始切线弧高与副簧初始切线弧高所决定的。当载荷达到开始起作用载荷P_k时，在骑马螺栓夹紧距外侧，末片主簧下表面与首片副簧上表面开始接触；当载荷达到完全接触载荷P_w时，末片主簧下表面与首片副簧上表面完全接触。当载荷在[P_k,P_w]范围内变化时，主簧末片下表面与副簧首片上表面的接触位置及主副簧渐变复合夹紧刚度K_kwP随载荷而变化，从而满足悬架偏频保持不变的设计要求，即等偏频型一级渐变刚度板簧。根据所设计主簧和副簧的结构参数、主簧夹紧刚度和主副簧复合夹紧刚度、弹性模量、主簧初始切线弧高和副簧初始切线弧高设计值，对高强度一级渐变刚度板簧在不同载荷下的挠度特性进行仿真计算。

为解决上述技术问题，本发明所提供的高强度一级渐变刚度板簧的载荷挠度特性的仿真计算方法，其特征在于采用以下仿真计算步骤：

(1)高强度一级渐变刚度板簧的开始接触载荷P_k的仿真计算：

A步骤：末片主簧下表面初始曲率半径R_M0b的仿真计算

根据主簧片数n，各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,…n，首片主簧的一半夹紧长度L₁，主簧初始切线弧高H_gM0，对末片主簧下表面初始曲率半径R_M0b进行仿真计算，即

B步骤：首片副簧上表面初始曲率半径R_A0a的仿真计算

根据首片副簧的一半夹紧长度L_A1，副簧初始切线弧高H_gA0，对首片副簧上表面初始曲率半径R_A0a进行仿真计算，即

C步骤：主簧根部重叠部分等效厚度h_Me的计算