[发明专利]高强度两级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法

权利要求书

1.高强度两级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，其中，板簧采用高强度钢板，各片板簧为以中心穿装孔对称的结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；板簧由主簧和两级副簧构成，通过主簧和两级副簧的初始切线弧高及两级渐变间隙，满足板簧接触载荷、渐变刚度及悬架在渐变载荷下的偏频保持不变的设计要求，即等偏频型高强度两级渐变刚度板簧；根据各片板簧的结构参数、弹性模量、接触载荷、额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值，在对初始切线弧高设计及曲面形状计算的基础，对高强度两级渐变刚度板簧的第一级渐变间隙δ_MA1和第二级渐变间隙δ_A12进行设计，具体设计步骤如下：

(1)高强度两级渐变刚度板簧的各不同片数l重叠段的等效厚度h_le的计算：

根据主簧的片数n,主簧各片的厚度h_i，i＝1,2,...,n；第一级副簧的片数m₁，第一级副簧各片的厚度h_A1j,j＝1,2,...,m₁；第二级副簧片数m₂,第二级副簧各片的厚度h_A2k，k＝1,2,...,m₂；主簧与第一级副簧的片数之和N₁＝n+m₁，主副簧的总片数N＝n+m₁+m₂，对渐变刚度钢板弹簧的各不同片数l重叠段的等效厚度h_le进行计算，l＝1,2,...,N，即

其中，主簧的根部重叠部分的等效厚度h_Me＝h_ne；主簧与第一级副簧的根部重叠部分的等效厚度h_MA1e＝h_N1e；主副簧的根部重叠部分的等效厚度h_MA2e＝h_Ne；

(2)高强度两级渐变刚度板簧的主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧的复合夹紧刚度的计算：

I步骤：主簧夹紧刚度K_M的计算

根据高强度两级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，主簧各片的一半夹紧长度L_i，i＝1,2,...,n，及步骤(1)中计算得到的h_le，l＝i＝1,2,...,n,对主簧夹紧刚度进行计算，即

II步骤：主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度K_MA1的计算

根据高强度两级渐变刚度钢板弹簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，主簧各片的一半夹紧长度L_i，i＝1,2,...,n；第一级副簧片数m₁，第一级副簧各片的一半夹紧长度L_A1j＝L_n+j，j＝1,2,...,m₁；主簧与第一级副簧的片数之和N₁＝n+m₁，及步骤(1)中计算得到的h_le，l＝1,2,...,N₁，对主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度K_MA1进行计算，即

III步骤：主副簧的总复合夹紧刚度K_MA2的计算

根据高强度两级渐变刚度钢板弹簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n,主簧各片的一半夹紧长度L_ii＝1,2,...,n；第一级副簧片数m₁，第一级副簧各片的一半夹紧长度L_A1j＝L_n+j，j＝1,2,...,m₁；第二级副簧片数m₂，第二级副簧各片的一半夹紧长度L_A2k＝L_N1+k，k＝1,2,...,m₂；主副簧的总片数N＝n+m₁+m₂，及步骤(1)中计算得到的h_le，l＝1,2,...,N，对主副簧的总复合夹紧刚度K_MA2进行计算，即

(3)高强度两级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高H_gM0的确定：

根据第1次开始接触载荷P_k1，第2次开始接触载荷P_k2，第2次完全接触载荷P_w2，额定载荷P_N，在额定载荷下的剩余切线弧高H_gMsy，步骤(2)中分别计算得到的K_M、K_MA1和K_MA2，对高强度两级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高H_gM0进行确定，即

(4)高强度两级渐变刚度板簧的第一级副簧初始切线弧高H_gA10的确定

i步骤：主簧末片下表面初始曲率半径R_M0b计算

根据主簧的片数n，主簧各片的厚度h_i，i＝1,2,...,n；第一级主簧首片的一半夹紧长度L₁，及

步骤(3)中设计得到的H_gM0，对主簧末片下表面初始曲率半径R_M0b进行计算，即

ii步骤：第一级副簧首片上表面初始曲率半径R_A10a计算

根据高强度两级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的一半夹紧长度L₁，第1次开始接触载荷P_k1，步骤(1)中计算得到的h_Me，及i步骤中计算得到的R_M0b，对第一级副簧首片上表面初始曲率半径R_A10a进行计算，即

iii步骤：高强度两级渐变刚度板簧的第一级副簧初始切线弧高H_gA10的确定

根据第一级副簧首片的一半夹紧长度L_A11，ii步骤中计算得到的R_A10a，对第一级副簧的切线弧高H_gA10进行确定，即

(5)高强度两级渐变刚度板簧的第二级副簧初始切线弧高H_gA20的确定：

a步骤：第一级副簧末片下表面初始曲率半径R_A10b计算

根据第一级副簧的片数m₁，第一级副簧各片的厚度h_A1j，j＝1,2,...,m₁；ii步骤中计算得到的R_A10a，对第一级副簧末片下表面初始曲率半径R_A10b进行计算，即

b步骤：第二级副簧首片上表面初始曲率半径R_A20a的计算

根据高强度两级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的一半夹紧长度L₁，第1次开始接触载荷P_k1，第2次开始接触载荷P_k2，步骤(1)中计算得到的h_MA1e，及a步骤中计算得到的R_A10b，对第二级副簧首片上表面初始曲率半径R_A20a进行计算，即

c步骤：高强度两级渐变刚度板簧的第二级副簧初始切线弧高H_gA20的确定

根据第二级副簧首片的一半夹紧长度L_A21，b步骤中计算得到的R_A20a，对第二级副簧初始切线弧高H_gA20进行确定，即

(6)高强度两级渐变刚度板簧的第一级渐变间隙δ_MA1的设计：

A步骤：基于初始切线弧高的首片主簧等效端点力F_M1e计算

根据高强度两级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的厚度h₁，首片主簧的一半夹紧长度L₁，步骤(3)中设计得到的H_gM0，对基于切线弧高的首片主簧等效端点力F_M1e进行计算，即

B步骤：主簧末片在对应第一级副簧首片端点位置处的曲面高度H_M-A1end计算根据高强度两级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的厚度h₁，首片主簧的一半夹紧长度L₁；第一级副簧首片的一半夹紧长度L_A11，及A步骤中计算得到的F_M1e，对主簧末片在对应第一级副簧首片端点位置处的曲面高度H_M-A1end进行计算，即

式中，为主簧在对应第一级副簧首片端点位置处的变形系数，

C步骤：第一级渐变间隙δ_MA1的设计：

根据步骤(4)的iii步骤中设计得到的H_gA10，步骤B步骤中计算得到的H_M-A1end，对高强度二级渐变刚度板簧的第一级渐变间隙δ_MA1进行设计，即

δ_MA1＝H_M-A1end-H_gA10；

(7)高强度两级渐变刚度板簧的第二级渐变间隙δ_A12的设计：

①步骤：基于初始切线弧高的第一级副簧首片等效端点力F_A1e计算

根据高强度两级渐变刚度钢板弹簧的宽度b，弹性模量E；首片第一级副簧的厚度h_A11，第一级副簧首片的一半夹紧长度L_A11，步骤(4)中设计得到的H_gA10，对基于初始切线弧高的第一级副簧首片等效端点力F_A1e进行计算，即

②步骤：第一级副簧末片在对应第二级副簧首片端点位置处的曲面高度H_A1-A2end计算根据高强度两级渐变刚度钢板弹簧的宽度b，弹性模量E；第一级副簧首片的厚度h_A11，第一级副簧首片的一半夹紧长度L_A11；第二级副簧首片的一半夹紧长度L_A21，及①步骤中计算得到的F_A1e，对第一级副簧末片在对应第二级副簧首片端点位置处的曲面高度H_A1-A2end进行计算，即

式中，为第一级副簧末片在对应第二级副簧首片端点位置处的变形系数，

③步骤：第二级渐变间隙δ_A12的设计：

根据②步骤中计算得到的H_A1-A2end，及步骤(5)中设计得到的H_gA20，对高强度二级渐变刚度板簧的第二级渐变间隙δ_A12进行设计，即

δ_A12＝H_A1-A2end-H_gA20。