[发明专利]一种叶片弹簧及其制造工艺

权利要求书

1.一种叶片弹簧，其特征在于，所述叶片弹簧包括叶片中段、过渡段、变截面段、卷耳安装段,各段宽度相同；

所述叶片弹簧自一端向另一端延伸时，依次包括所述卷耳安装段、所述变截面段、所述过渡段、所述叶片中段、所述过渡段、所述变截面段及所述卷耳安装段；

在所述叶片中段的中部设置有上沉孔和下沉孔；所述上沉孔和所述下沉孔的中心线在一条直线上；在所述叶片中段设有中部倒角；

自所述上沉孔的中心至前端为所述叶片弹簧的前叶片，自所述上沉孔的中心至后端为所述叶片弹簧的后叶片，所述前叶片和所述后叶片的形状相同，所述前叶片的长度≤所述后叶片的长度；所述叶片弹簧的刚度是由前叶片刚度和后叶片刚度并联而成的总刚度；

在每个所述卷耳安装段上均设置有螺栓过孔；

所述叶片弹簧为FRP复合材料，基体为树脂，增强材料为纤维布叠加并粘接在一起的纤维布叠层，纤维布中的纤维主要是玻璃纤维，

在所述纤维布叠层时，先在两端各铺一个端部纤维布后叠放复数枚最长纤维布，并与所述端部纤维布宽度方向对齐，然后在中部叠放最短纤维布，并继续叠放长度逐步加长的纤维布，直至叠放次长纤维布，再继续在所述次长纤维布上叠放长度逐步变短的纤维布，直至叠放所述最短纤维布，最后在这些纤维布上再叠放复数枚所述最长纤维布，枚数与下面已叠放好的所述最长纤维布相同，且四周对齐，并在最后叠放的纤维布的两端各叠放一个所述端部纤维布，叠放时在纤维布之间均匀撒有粘接剂，并将不同角度纤维布放到指定层，完成所述纤维布叠层；

所述叶片弹簧由制造工艺完成制造。

2.根据权利要求1所述的叶片弹簧，其特征在于，所述卷耳安装段与所述变截面段的后端相连，连接处有小圆弧过渡，所述卷耳安装段上、下平面分别比所述变截面段的后端高出0.5～1mm，所述卷耳安装段用于安装卷耳。

3.根据权利要求1所述的叶片弹簧，其特征在于，过渡段与叶片中段上、下平面夹角α在5°～15°之间，所述变截面段与所述过渡段之间、所述过渡段与叶片中段之间的上、下表面都设置大圆弧过渡。

4.根据权利要求1所述的叶片弹簧，其特征在于，所述叶片中段的厚度为h₃，所述变截面段与所述过渡段连接一端的厚度为h₂，所述变截面段与卷耳安装段连接一端的厚度为h₁，h₃＞h₂＞h₁；

根据所述叶片弹簧中部安装固定形式，可确定h₃和h₂的关系，即h₃＝h₂+C，C为常数；

h₁由公式(1)确定，

其中，[τ]为许用剪切应力；Pmax为叶片弹簧在使用过程中作用在卷耳中心的最大载荷；b为叶片弹簧的宽度；λ为安全系数，大于1.5；

从所述变截面段后端到所述卷耳的中心的距离为l₁，从所述变截面段前端到所述卷耳的中心的距离为l₂，从所述叶片中段的后端到所述卷耳的中心的距离为l₃，从U形螺栓到所述卷耳的中心的距离为l₀，由公式(2)可求出所述后叶片在载荷P作用下卷耳的中心的挠度f_r：

其中，E为弹性模量，

所述后叶片刚度k_r＝P/f_r，同样可以求出所述前叶片刚度k_f，由于前叶片和后叶片是并联的，由公式(3)可求出所述叶片弹簧的刚度k：

其中，ρ＝l_0f/l_0r，l_0f为从前U形螺栓到前卷耳的中心的距离，l_0r为从后U形螺栓到后卷耳的中心的距离；

由公式(3)求出的刚度与目标设计刚度进行对比，再调整h₂和h₁，使所述叶片弹簧的刚度k与目标设计刚度一致，最终确定h₁、h₂，完成所述叶片弹簧的设计。