[发明专利]一级渐变刚度板簧非等厚主簧自由切线弧高的设计方法

说明书

本发明涉及一级渐变刚度板簧非等厚主簧自由切线弧高的设计方法，属于悬架渐变刚度板簧技术领域。本发明可根据主簧片数和副簧片数，各片板簧的结构参数，弹性模量，开始接触载荷，首片主簧在额定载荷下的许用应力，及板簧装配夹紧之后的首片主簧初始切线弧高的设计要求值，对一级渐变刚度板簧各片非等厚主簧的自由切线弧高进行设计。通过样机试验可知，本发明所提供的一级渐变刚度板簧非等厚主簧自由切线弧高的设计方法是正确的，可得到准确可靠的各片非等厚主簧自由切线弧高的设计值。利用该方法可提高产品设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低产品的设计及试验费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及车辆悬架渐变刚度板簧，特别是一级渐变刚度板簧非等厚主簧自由切线弧高的设计方法。

背景技术

为了满足在不同载荷下的车辆行驶平顺性的设计要求，可采用一级渐变刚度板簧，即在末片主簧和首片主副簧之间设计有一定的主副簧渐变间隙。由于首片主簧受力复杂的要求，通常采用非等厚主簧，即首片主簧的厚度大于其他各片主簧的厚度。为了提高主簧强度和使用寿命，通过主簧各自不同的自由切线弧高，确保装配预夹紧后的主簧初始切线弧高满足设计要求；同时，使首片主簧或前几片主簧受预夹紧压应力，而末片或后几片主簧受预夹紧拉应力，提高板簧可靠性和使用寿命。因此，为了确保装配夹紧后的首片主簧的初始切线弧高及各片非等厚主簧的预夹紧应力满足设计要求，必须对各片非等厚主簧的自由切线弧高进行设计。然而，据所查资料可知，由于受各片非等厚主簧预夹紧应力匹配设计、重叠部分等效厚度和各片非等厚主簧之间应力厚度方之差计算的制约，先前一直未曾给出准确可靠的一级渐变刚度板簧非等厚主簧自由切线弧高的设计方法，不能满足车辆快速发展及对悬架一级渐变刚度板簧现代化CAD设计的要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对一级渐变刚度板簧设计提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的一级渐变刚度板簧非等厚主簧预夹紧应力的匹配设计方法，为一级渐变刚度板簧各片非等厚主簧自由切线弧高设计奠定可靠的技术基础，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性及一级渐变刚度板簧的设计要求，提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命，及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计及试验费用，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、可靠的一级渐变刚度板簧非等厚主簧自由切线弧高的设计方法，其设计流程图，如图1所示。一级渐变刚度板簧非等厚主簧和副簧的一半对称夹紧结构示意图，如图2所示，是由主簧1和副簧2构成。一级渐变刚度板簧板簧的宽度为b，弹性模量为E，骑马螺栓夹紧的根部平直段的一半长度为L₀。主簧1的片数为n，各片主簧的厚度不相等，即一级渐变刚度板簧的非等厚主簧。各片主簧的厚度h_i，各片主簧的一半作用长度为L_iT，i＝1,2,…,n。副簧2的片数为m，各片副簧的厚度h_Aj，各片副簧的一半作用长度为L_AjT，j＝1,2,…,m。板簧装配预夹紧之后，首片主簧的初始切线弧高为H_gC1，首片副簧的初始切线弧高为H_gAC1，并且在末片主簧和首片副簧之间形成渐变间隙δ_MA，从而满足板簧渐变刚度的设计要求。通过各片非等厚主簧的自由切线弧高，确保装配预夹紧后的首片主簧和首片副簧的初始切线弧高满足设计要求；同时，使首片主簧或前几片主簧受预夹紧压应力，而末片或后几片主簧受预夹紧拉应力，提高板簧可靠性和使用寿命。根据主簧片数和副簧片数，各片主簧和副簧的结构参数，弹性模量，开始接触载荷，首片主簧在额定载荷下的许用应力，装配夹紧后的首片主簧初始切线弧高的设计要求值，在各片非等厚主簧预夹紧应力匹配设计的基础上，对一级渐变刚度板簧各片非等厚主簧的自由切线弧高进行设计。

为解决上述技术问题，本发明所提供的一级渐变刚度板簧非等厚主簧自由切线弧高的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：

(1)一级渐变刚度板簧的非等厚主簧、主副簧的根部重叠部分等效厚度h_Me、h_MAe的计算：