[发明专利]高强度两级渐变刚度板簧的接触载荷的仿真计算方法

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接触载荷的仿真计算法。

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，渐变刚度板簧的接触载荷影响板簧应力主簧和副簧的应力大、渐变刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性，而且还制约着对给定设计结构的高强度两级渐变刚度板簧的挠度、刚度、应力等特性仿真验证。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，高强度两级渐变刚度板簧的主簧挠度计算非常复杂，且接触载荷的仿真计算与在一定载荷下的板簧的挠度、切线弧高和曲率半径计算有关，因此，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接触载荷的仿真计算法。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对高强度两级渐变刚度板簧悬架系统设计提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的高强度两级渐变刚度板簧的接触载荷的仿真计算法，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性和安全性及其对高强度两级渐变刚度板簧的设计及特性仿真的要求，提高产品的设计水平、质量及车辆行驶平顺性和安全性；同时，还可降低设计和试验费用，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接触载荷的仿真计算法，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。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。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。在主簧末片下表面与第一级副簧首片上表面之间的第一级渐变间隙，在第一级副簧末片下表面与第二级副簧首片上表面之间的第二级渐变间隙。主簧、第一级副簧和第二级副簧设有初始切线弧高H_gM0、H_gA10和H_gA20，确保第一级渐变间隙和第二级渐变间隙满足第1次开始接触载荷、第2次开始接触载荷和第2次完全接触载荷和悬架等渐变偏频的设计要求。；根据各片板簧的结构参数，弹性模量，主簧初始切线弧高，第一级副簧和第二级副簧的初始弧高设计值，利用接触载荷与挠度、弧高及曲率半径之间关系，对等渐变偏频高强度两级渐变刚度板簧的接触载荷进行仿真计算。

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接触载荷的仿真计算法，其特征在于采用以下仿真计算步骤：

(1)高强度两级渐变刚度板簧的第一级渐变间隙上、下表面初始曲率半径的仿真计算：

I步骤：主簧末片下表面初始曲率半径R_M0b的计算

根据主簧初始切线弧高H_gM0，主簧的片数n，主簧各片的厚度h_i，i＝1,2,…,n，主簧首片的一半夹紧长度L₁，对主簧末片下表面初始曲率半径R_M0b进行仿真计算，即

II步骤：第一级副簧首片上表面初始曲率半径R_A10a的仿真计算

根据第一级副簧首片的一半夹紧长度L_A11，第一级副簧的初始切线弧高H_gA10，确定第一级副簧首片上表面初始曲率半径R_A10a，即