[发明专利]根部曲线式非等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法

说明书

本发明涉及根部曲线式非等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据板簧片数，弹性模量，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，对根部曲线式非等厚叠加板簧的各片板簧的预夹紧应力进行仿真计算。通过样机试验可知，本发明所提供的根部曲线式非等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法是正确的，为根部曲线式非等厚叠加板簧装配夹紧后的各片板簧预夹紧应力的仿真计算提供了可靠的技术方法。利用该方法可得到准确可靠的各片板簧预夹紧应力的仿真计算值，确保各片板簧预夹紧应力满足设计要求，从而提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降产品的低设计及试验费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是根部曲线式非等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法。

背景技术

多片叠加板簧是车辆悬架弹簧中应用非常广泛的零部件，其中，为了优化加工工艺，提高生产效率，板簧曲面采用一次曲面成型加工，中间夹紧根部段为非直线段，即根部曲线式板簧；为了满足板簧夹紧刚度和首片板簧受力复杂及其对应力强度的设计要求，通常首片板簧的厚度大于其他各片板簧的厚度，即根部曲线式非等厚叠加板簧。即通过各片不同自由切线弧高及自由曲率半径的半径，经中心穿装栓预夹紧后的首片板簧的预夹紧切线弧高满足设计要求；同时，使首片或前几片板簧产生一定的预夹紧压应力，从而提高板簧可靠性和使用寿命，其中，各片板簧预夹紧应力的大小，不仅影响板簧的可靠性和使用寿命，而且还影响车辆行驶安全性。对于给定设计结构参数及自由切线弧高的各片板簧，中心穿装栓预夹紧后的各片板簧的预夹紧应力是否满足板簧设计要求，必须对其进行仿真计算。然而，据所查资料可知，因受根部曲线式非等厚叠加板簧的首片板簧预夹紧曲率半径仿真计算的制约，先前一直未曾给出准确可靠的根部曲线式非等厚叠加板簧各片预夹紧应力的仿真计算方法，因此，不能满足车辆快速发展及对悬架板簧现代化CAD设计的要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性和安全性要求的不断提高，对根部曲线式非等厚叠加板簧提出了更高的要求，因此，必须建立一种准确、可靠的根部曲线式非等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性和安全性及对板簧设计的要求，确保板簧在中心穿装螺栓夹紧后的各片板簧的预夹紧应力满足设计要求，提高产品的设计水平、可靠性及车辆行驶安全性；同时，降低产品的设计及试验费用，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、可靠的根部曲线式非等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法，其仿真计算流程图，如图1所示。各片板簧以中心穿装孔对称的结构，板簧的宽度为b，弹性模量为E，各片板簧曲面为一次曲面成型加工，且各片板簧的厚度不相等，即根部曲线式非等厚叠加板簧，板簧在中心穿装栓预夹紧后的一半对称预夹紧结构示意图如图2所示。板簧片数为n，各片板簧的一半作用长度为L_iT,各片板簧的厚度h_i，通过各片板簧的各自不同的自由切线弧高H_gi0及自由曲率半径R_i0，确保在中心穿装栓预夹紧后的首片板簧预夹紧切线弧高H_gFi和各片板簧预夹紧应力σ_i满足设计要求,i＝1,2,…,n。根据板簧片数，弹性模量，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，对根部曲线式非等厚叠加板簧的各片板簧的预夹紧应力进行仿真计算，确保各片板簧的预夹紧应力满足设计要求。

为解决上述技术问题，本发明所提供的根部曲线式非等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法，其特征在于采用以下仿真计算步骤：

(1)根部曲线式非等厚叠加板簧的各片板簧自由曲率半径R_i0的计算

根据板簧片数n，各片板簧的一半作用长度为L_iT，各片板簧的自由切线弧高的设计值H_gi0，对根部曲线式非等厚叠加板簧的各片板簧的自由曲率半径R_i0进行仿真计算，i＝1,2,…,n，即