[发明专利]一种抛物线钢板弹簧设计方法

说明书

本发明公开了一种抛物线钢板弹簧的设计方法，所述的抛物线钢板弹簧其端部与根部为等厚度截面，其端部与根部中间位置截面厚度按照抛物线规律变化；根据抛物线板簧等应力的要求，将抛物线处按照等应力的原则确定各个位置板簧厚度，并且可以将厚度按照不同的步长输出，然后按照等应力条件下计算得板簧形状，计算出板簧的刚度，最后根据偏频要求检验板簧刚度是否符合设计要求。本发明为少片抛物线板簧的设计提供了一种方便、准确的计算方法，易于操作、计算过程快、计算精度高、输出结果方便指导生产以及产品检验。

技术领域

本发明涉及一种抛物线钢板弹簧的设计方法，属于汽车板簧悬架技术领域。

背景技术

在现有抛物线钢板弹簧的设计方法中，公知的技术是卡车板簧采用材料力学方法推导的简化公式，需要利用修正系数修正计算结果，误差较大，不适合抛物线板簧的设计计算，而且计算过程繁琐，不适宜应用；有的采用有限元法设计计算，其建立模型很难与设计产品一致，造成计算误差。所以现有的设计计算方法误差较大，且不易确定误差的范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种快速、准确设计抛物线板簧的方法。

为解决这一技术问题，本发明提供了一种抛物线钢板弹簧的设计方法，所述的抛物线钢板弹簧其端部与根部为等厚度截面，其端部与根部中间位置截面厚度按照抛物线规律变化；根据抛物线板簧等应力的要求，将抛物线处按照等应力的原则确定各个位置板簧厚度，并且可以将厚度按照不同的步长输出，然后按照等应力条件下计算得板簧形状，计算出板簧的刚度，最后根据偏频要求检验板簧刚度是否符合设计要求，具体包括如下步骤：

1)首先确定基本参数，包括承受载荷P₁、板簧宽度b、有效长度L、平直段长度C、端部厚度F、抛物线截止位置L₁。少片簧各片承受载荷与各片刚度的大小成正比，各片的载荷容易求出，少片簧总成为各单片弹簧的线性叠加，本发明计算得出的板簧前后对称，所以本发明中涉及载荷为半片板簧载荷P₁、与长度尺寸均为半片板簧尺寸。对于由几片板簧片组成的板簧总成可以根据本发明的设计程序反复计算得到。

2)根据材料以及使用条件确定板簧应力σ大小，确定板簧厚度h_x变化规律。

h_x变化规律为：

其中：x为板簧上点距中心螺栓的距离。

3)由经验及整车布置确定板簧根部厚度，应与计算得出的抛物线最厚处的厚度一致，端部厚度根据第一步中确定，所以可根据x不同的取值范围确定板簧实际结构，板簧厚度h_x随x的取值不同得到一系列变化规律，板簧厚度h_x随x的变化规律为：

根据设计的精度要求以及实际生产中板簧轧制精度，对x取一定间距一系列的离散化点，可以得到对应的一些列板簧厚度值h_x离散化点，将板簧厚度值h_x离散化点从计算程序中输出就得到了实际需要轧制的板簧的形状。

4)利用上一步计算得到的板簧厚度h_x，根据力学中用积分法求取悬臂梁变形方法,计算板簧变形量，其中系数根据粱的连续性假设求出。

其中：

板簧的刚度可以根据下式计算：

5)根据整车对于悬架偏频的要求，确定在选定等应力条件下，刚度是否符合要求。偏频的计算公式按照下式计算：