[发明专利]非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的刚度特性的仿真计算法

说明书

本发明涉及非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的刚度特性的仿真计算法，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参数、弹性模量、主簧和副簧的初始切线弧高设计值，在接触载荷仿真计算的基础上，对非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的刚度特性进行仿真计算。通过实例仿真计算和样机刚度特性试验可知，表明本发明所提供的非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的挠度特性的仿真计算法是正确的，确保刚度特性满足设计要求，为非等偏频一级渐变刚度板簧悬架设计和特性仿真验证及CAD软件开发奠定了的技术基础。利用该方法可提产品的设计水平、质量和性能，提高车辆行驶平顺性和安全性；同时，还可以降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及车辆悬架板簧，特别是非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的刚度特性的仿真计算法。

背景技术

为了满足一级渐变刚度板簧的主簧强度的要求，通常使副簧尽早起作用承担载荷而降低主簧应力，即采用非等偏频一级渐变刚度板簧悬架，其中，悬架在不同载荷下的刚度特性不仅影响悬架偏频和车辆行驶平顺性，而且还影响悬架静挠度、动挠度、最大限位挠度及车辆行驶安全性；对于给定设计结构板簧悬架的刚度特性的仿真计算，可确保其刚度特性满足悬架系统的设计要求，而且为主簧和副簧的初始切线弧高及主副簧间隙的仿真验证奠定可靠的计算基础。然而，由于受渐变接触过程中的挠度和渐变刚度计算及接触载荷仿真计算的制约，先前一直未能给出非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的刚度特性的仿真计算法，不能满足车辆行业快速发展及现代化CAD软件开发的要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对非等偏频一级渐变刚度板簧悬架提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的刚度特性的仿真计算法，为非等偏频一级渐变刚度板簧设计、特性仿真计算及CAD软件开发奠定可靠的技术基础，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性及对非等偏频一级渐变刚度板簧设计的要求，进一步提高非等偏频一级渐变刚度板簧的设计水平、产品质量和可靠性，及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低产品设计及试验费用，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、可靠的非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的刚度特性的仿真计算法，其仿真计算流程图，如图1所示。非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的一半对称结构如图2所示，是由主簧1和副簧2所组成的，一级渐变刚度板簧的一半总跨度，即为首片主簧的一半作用长度为L_1t，骑马螺栓夹紧距的一半为L₀，板簧的宽度为b，弹性模量为E。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L_Aj＝L_Ajt-L₀/2，j＝1,2,…m。通过主簧和副簧初始切线弧高，确保副簧首片端部上表面与主簧末片端部下表面之间设置有一定的主副簧间隙δ_MA，以满足渐变刚度板簧开始接触载荷和完全接触载荷、主簧应力强度和悬架渐变刚度的设计要求，并且还应该满足板簧安装及在额定载荷下剩余切线弧高的设计要求。非等偏频一级渐变刚度板簧的空载载荷P₀，开始接触载荷为P_k，完全接触载荷为P_w；为了满足主簧应力强度的要求，悬架开始接触载荷偏频f_0k与完全接触载荷偏频f_0w不相等，即板簧悬架设计为非等偏频型。根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主簧和副簧的初始切线弧高，在接触载荷仿真计算的基础上，对非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的刚度特性进行仿真计算。

为解决上述技术问题，本发明所提供的非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的刚度特性的仿真计算法，其特征在于采用以下仿真计算步骤：

(1)非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的主簧夹紧刚度及主副簧复合夹紧刚度的仿真计算：