[发明专利]高强度一级渐变刚度板簧的最大限位挠度的仿真验算法

说明书

本发明涉及高强度一级渐变刚度板簧的最大限位挠度的仿真验算法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片主簧和副簧的结构设计参数、弹性模量、最大许用应力、主簧加紧刚度和主副簧复合加紧刚度，对高强度一级渐变刚度板簧的最大限位挠度进行仿真验算。通过仿真验算值与设计值及样机试验可知，本发明所提供的高强度一级渐变刚度板簧的最大限位挠度的仿真验算法是正确的，可得到准确可靠最大限位挠度仿真验算值。利用该方法可确保高强度一级渐变刚度板簧的最大限位挠度满足设计要求，对板簧起保护作用，防止因受冲击而断裂，从而提高产品设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，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板簧，特别是高强度一级渐变刚度板簧的最大限位挠度的仿真验算法。

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，为防止板簧因受冲击载荷发生断裂，通常根据最大许用应力下的最大载荷所对应的最大挠度，作为板簧的最大限位挠度，并根据最大限位挠度设置限位装置从而对板簧起保护作用。对于某高强度一级渐变刚度板簧所设计的最大限位挠度，能否满足最大许用应力并且真正对板簧起保护作用，应对其进行仿真验算。然而，由于在渐变过程中的板簧挠度计算非常复杂，且受重叠部分等效厚度计算、接触载荷反求、根部最大应力计算和最大载荷确定等关键问题的制约，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最大限位挠度的仿真验算法。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最大限位挠度的仿真验算法，为高强度一级渐变刚度板簧特性仿真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，并通过最大限位挠度的仿真验算及时发现板簧最大限位挠度设计所存在问题，确保满足最大许用应力并且真正对板簧起保护作用，从而提高产品设计水平、质量和性能及使用寿命，提高车辆行驶平顺性和安全性；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最大限位挠度的仿真验算法，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。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。根据最大许用应力下的最大载荷所对应的最大挠度作为板簧的最大限位挠度，并依据最大限位挠度设置一限位装置从而对板簧起保护作用，防止因受冲击载荷板簧发生断裂。在高强度一级渐变刚度板簧的结构设计参数和最大许用应力给定情况下，对其最大限位挠度进行仿真验算法。