[发明专利]两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧挠度特性的仿真计算法

说明书

本发明涉及两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧挠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与第一级和第二级副簧的结构参数，弹性模量，主簧夹紧刚度，主簧与各级副簧的复合夹紧刚度，及初始切线弧高设计值，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的挠度特性进行仿真计算。通过样机试验可知，表明所建立的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧挠度特性的仿真计算法是正确的，为两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧初始切线弧高及最大限位挠度的仿真验算，奠定了可靠的技术基础。利用该方法可得到可靠的不同载荷下的挠度仿真计算值，提高产品设计水平和性能；同时，降低设计和试验测试费用，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，特别是两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧挠度特性的仿真计算法。

背景技术

为了提高车辆在额定载荷下的行驶平顺性的设计要求，将原一级渐变刚度板簧的副簧拆分设计为两级副簧，即采用两级副簧式渐变刚度板簧；同时，由于受主簧强度的制约，通常通过主簧初始切线弧高、第一级副簧和第二级副簧初始切线弧高及两级渐变间隙，使副簧适当提前承担载荷，从而降低主簧应力，在接触载荷下的悬架偏频不相等，即两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧，其中，渐变刚度板簧在不同载荷下的挠度特性，影响悬架偏频及车辆行驶平顺性和安全性。然而，由于受两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的根部重叠部分等效厚度和挠度计算及接触载荷仿真问题的制约，先前一直未能给出两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧挠度特性的仿真计算法，因此，不能满足车辆行业快速发展和悬架弹簧悬架现代化CAD设计及软件开发的要求。随着车辆行驶速度及对车辆行驶平顺性和安全性要求的不断提高，对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、可靠的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧挠度特性的仿真计算法，为两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧设计、特性仿真验证及现代化CAD软件开发奠定可靠的技术基础，满足车辆行业快速发展、车辆行驶安全性及对渐变刚度板簧的设计要求，提高两级副簧式非等偏频型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、可靠的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧挠度特性的仿真计算法，仿真计算流程如图1所示。两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的一半对称结构如图2所示，是由主簧1、第一级副簧2 和第二级副簧3组成。采用两级副簧，主簧与第一级副簧之间和第一级副簧与第二级副簧之间设有两级渐变间隙δ_MA1和δ_A12，以提高额定载荷下的车辆行驶平顺性；为了确保满足主簧应力强度设计要求，第一级副簧和第二级副簧适当提前承担载荷，悬架渐变载荷偏频不相等，即将板簧设计为非等偏频型渐变刚度板簧。板簧的一半总跨度等于首片主簧的一半作用长度L_1T，骑马螺栓夹紧距的一半为L₀，宽度为b，弹性模量为E。主簧1的片数为n，主簧各片的厚度为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。第一级副簧片数为m₁，第一级副簧各片的厚度为h_A1j，一半作用长度为L_A1jT，一半夹紧长度L_A1j＝＝L_A1jT-L₀/2，j＝1,2,…,m₁。第二级副簧片数为m₂，第二片副簧各片的厚度为h_A2k，一半作用长度为L_A2kT，一半夹紧长度L_A2k＝L_A2kT-L₀/2，k＝1,2,…,m₂。根据各片主簧和副簧的结构参数、初始切弧高设计值、骑马螺栓夹紧距、主簧夹紧刚度、及主簧与各级副簧的复合夹紧刚度，在接触载荷仿真计算的接触上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的挠度特性进行仿真计算。