[发明专利]高强度两级渐变刚度板簧的主簧各片下料长度的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆悬架板簧，特别是高强度两级渐变刚度板簧的主簧各片下料长度的设计方法。

背景技术

随着高强度钢板材料的出现，车辆悬架可采用高强度两级渐变刚度板簧，从而进一步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，主簧长度对板簧刚度具有重要影响，并且主簧各片下料长度的设计是否准确可靠，对节省材料和提高生产效率具有决定性作用。然而，由于主簧与一级副簧和二级副簧的渐变接触过程中，接触长度和渐变刚度都随载荷而变化，主簧挠度不仅与主簧和一级副簧及二级副簧的结构参数有关，而且还与各次接触载荷有关，因此，高强度两级渐变刚度板簧的挠度计算非常复杂，同时，还受主簧初始曲面形状计算的制约，据所查资料可知，先前国内外一直未给出高强度两级渐变刚度板簧的主簧各片下料长度的设计方法。随着车辆行业的快速发展，对高强度两级渐变刚度板簧设计提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的高强度两级渐变刚度板簧的主簧各片下料长度的设计方法，以满足车辆行业快速发展对高强度两级渐变刚度板簧的设计要求，提高产品设计水平、生产效率和材料利用率；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、可靠的高强度两级渐变刚度板簧的主簧各片下料长度的设计方法，设计流程图，如图1所示。等偏频两级渐变刚度板簧的各片板簧采用高强度钢板，宽度为b，弹性模量为E，各片板簧的以中心栓穿装孔为中心的对称结构，其安装夹紧距的一半L₀为骑马螺栓夹紧距的一半L₀；高强度两级渐变刚度板簧的的一半对称结构如图2所示，由主簧1、第一级副簧2和第二级副簧3构成，其中，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，一半夹紧长度为L_i＝L_iT-L₀/2，i＝1,2,…,n，主簧夹紧刚度为K_M，主簧的初始切线弧高为H_gM0。第一级副簧2的片数为m₁，第一级副簧各片的厚度为h_A1j，一半作用长度为L_A1jT，一半夹紧长度为L_A1j＝L_AjT-L₀/2，j＝1,2,…,m₁，主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度为K_MA1，第一级副簧的初始切线弧高为H_gA10。第二级副簧3的片数为m₂，第二级副簧各片的厚度为h_A2k，一半作用长度为L_A2kT，一半夹紧长度为L_A2k＝L_A2kT-L₀/2，k＝1,2,…,m₂，主簧与第一级和第二级副簧的总复合夹紧刚度为K_MA2；第二级副簧的初始切线弧高为H_gA20。根据各片板簧的结构参数、弹性模量、第1次和第2次接触载荷、额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值，通过主簧初始切线弧高确定和曲面形状计算的基础上，通过微曲面微元及叠加计算，对高强度两级渐变刚度板簧的主簧各片下料长度进行设计。

为解决上述技术问题，本发明所提供的高强度两级渐变刚度板簧的主簧各片下料长度的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：

(1)高强度两级渐变刚度板簧的各不同片数重叠段的等效厚度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；第二级副簧的片数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进行计算，l＝1,2,...,N，即

(2)高强度两级渐变刚度板簧主簧夹紧刚度K_M及其与各级副簧复合夹紧刚度的计算：