[发明专利]两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧主簧下料长度设计方法

说明书

本发明涉及两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧主簧下料长度设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片第一和第二级主簧及副簧的结构参数，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，接触载荷，夹紧刚度，额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值，在初始切线弧高设计和曲面形状计算的基础上，利用曲面微元及叠加原理，对各片第一和第二级主簧的下料长度进行设计。通过样机下料加工试验可知，本发明所提供的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧主簧下料长度设计方法是正确的。利用该方法可得到准确可靠的第一和第二级主簧的各片下料长度设计值，可提高材料利用率，改善加工工艺，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧主簧下料长度设计方法。

背景技术

为了进一步提高车辆在半载情况下的行驶平顺性，可将原一级渐变刚度板簧的主簧拆分为两级主簧，即两级主簧式渐变刚度板簧；同时，为了确保主簧的应力强度，通常通过第一级主簧、第二级主簧和副簧初始切线弧高及两级渐变间隙，使第二级主簧和副簧适当提前承担载荷，从而降低第一级主簧的应力，即两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧，其中，两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第一级和第二级主簧的各片下料长度，影响材料利用率、加工工艺和生产效率。然而，受两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧的渐变刚度、挠度计算和曲面形状计算关键问题的职业，先前一直未能给出准确可靠的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧主簧下料长度设计方法，因此，不能满足车辆行业快速发展及悬架弹簧现代化CAD设计要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，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、可靠的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧主簧下料长度设计方法，为两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的下料设计及CAD软件开发奠定可靠的技术基础，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性及对渐变刚度板簧的设计要求，提高两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的设计水平和材料利用率；同时，改善加工工艺，提高生产效率。

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、可靠的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧主簧下料长度设计方法，设计流程如图1所示。两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧为两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧，其一半对称结构如图2所示，是由第一级主簧1、第二级主簧2和副簧3组成。采用两级主簧，并通过第一级主簧1、第二级主簧2和副簧的初始切线弧高H_gM10、H_gM20和H_gA0，在第一级主簧1与第二级主簧2和第二级主簧2与副簧3之间设有两级渐变间隙δ_M12和δ_MA，以提高半载情况下的车辆行驶平顺性。为了确保满足第一级主簧1应力强度设计要求，第二级主簧2和副簧3适当提前承担载荷，悬架渐变载荷偏频不相等，即非等偏频型渐变刚度板簧。渐变刚度板簧的一半总跨度等于首片主簧的一半作用长度L_11T，骑马螺栓夹紧距的一半为L₀，宽度为b，弹性模量为E。第一级主簧1的片数为n₁，第一级主簧各片的厚度为h_1i，一半作用长度为L_1iT，一半夹紧长度L_1i＝L_1iT-L₀/2，i＝1,2,…,n₁。第二级主簧2的片数为n₂，第二级主簧各片的厚度为h_2j，一半作用长度为L_2jT，一半夹紧长度L_2j＝L_2jT-L₀/2，j＝1,2,…,n₂。副簧3的片数为m，副簧各片的厚度为h_Ak，一半作用长度为L_AkT，一半夹紧长度L_Ak＝L_AkT-L₀/2，k＝1,2,…,m。第一级主簧夹紧刚度K_M1，第一级主簧和第二级主簧的复合夹紧刚度K_M2，主副簧的总复合夹紧刚度K_MA。根据各片板簧的结构参数，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，各次接触载荷，各级夹紧刚度，额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值，在曲面形状计算的基础上，利用曲面微元及叠加原理，对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第一和第二级主簧的各片下料长度进行设计。