[发明专利]高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算方法

说明书

本发明涉及高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算方法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据主簧及各级副簧的结构参数，初始切线弧高，弹性模量，主簧夹紧刚度及其与各级副簧的复合夹紧刚度，利用接触载荷与挠度、切线弧高及曲率半径之间关系，对高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷进行仿真计算。通过实例仿真计算可知，本发明所提供的高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算方法是正确的，为高强度三级渐变刚度板簧的特性仿真及验证奠定了可靠的技术基础。利用该方法可确保接触载荷满足板簧设计要求，提高产品设计水平、质量和性能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。

技术领域

本发明涉及车辆悬架板簧，特别是高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算方法。

背景技术

随着高强度钢板材料的出现，可采用高强度三级渐变板簧，从而满足在不同载荷下的悬架偏频保持不变的设计要求，进一步提高车辆行驶平顺性。三级渐变间隙的接触载荷对板簧的挠度、应力大小、渐变刚度、悬架偏频及车辆平顺性具有重要影响，并且对于给定设计结构板簧的特性仿真和验证，必须根据结构设计参数，首先对板簧的各次接触载荷进行仿真计算。然而，由于高强度三级渐变板簧的挠度计算非常复杂，且受挠度、切线弧高及曲率半径与载荷之间关系的制约，据所查资料可知，先前国内外一直未给出高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算方法。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对车辆悬架系统设计提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算方法，以满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性不断提高及对高强度三级渐变板簧的设计及特性仿真验算的要求，提高产品的设计水平、质量和性能及车辆行驶平顺性；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、可靠的高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算方法，其仿真计算的流程如图1所示。高强度三级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和第三级副簧4所组成的，高强度等偏频三级渐变刚度板簧的宽度为b，各片板簧采用高强度钢板，弹性模量为E，骑马螺栓夹紧距的一半为L₀。主簧1的片数为n，主簧各片的厚度为h_i，一半作用长度L_iT，一半夹紧长度L_i＝L_iT-L₀/2，i＝1,2,…,n；第一级副簧2的片数为n₁，第一级副簧各片的厚度为h_A1j,一半作用长度L_A1jT，一半夹紧长度L_A1j＝L_A1jT-L₀/2，j＝1,2,…,n₁；第二级副簧3的片数为n₂，第二级副簧各片的厚度为h_A2j,一半作用长度L_A2kT，一半夹紧长度L_A2k＝L_A2kT-L₀/2，k＝1,2,…,n₂；第三级副簧4的片数为n₃，第三级副簧各片的厚度为h_A3l,一半作用长度L_A3lT，一半夹紧长度L_A3l＝L_A3lT-L₀/2，l＝1,2,…,n₃。主副簧的总片数N＝n+n₁+n₂+n₃，主簧与各级副簧之间共设有三级渐变间隙δ_MA1、δ_A12和δ_A23，即在主簧末片下表面与第一级副簧首片上表面之间设有第一级渐变间隙δ_MA1；第一级副簧末片下表面与第二级副簧首片上表面之间设有第二级渐变间隙δ_A12；第二级副簧的末片下表面与第三级副簧首片上表面之间设有第三级渐变间隙δ_A23。通过主簧和各级副簧初始切线弧高及三级渐变间隙，以满足渐变刚度板簧的各次接触载荷及渐变刚度和悬架系统偏频的设计要求。根据各片板簧的结构参数，弹性模量，主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧的复合夹紧刚度，主簧及各级副簧的初始切线弧高，对高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷进行仿真计算。