[发明专利]两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆悬架渐变刚度板簧，特别是两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法。

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，可采用两级渐变刚度板簧，即在主簧末片与第一级副簧首片之间、及第一级副簧末片与第二级副簧首片之间，设计有两级渐变间隙，其中，应用最为广泛的是等厚主簧式两级渐变刚度板簧，即主簧各片厚度相等。为了提高主簧强度和使用寿命，通过各片主簧各自不同的自由切线弧高，确保装配夹紧后的主簧初始切线弧高及夹紧刚度特性满足设计要求；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。板簧装配夹紧后的首片主簧初始切线弧高，不仅影响板簧装配安装，而且还影响车辆行驶平顺性和安全性。对于给定设计结构的两级渐变刚度板簧的各片等厚主簧，装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高是否满足设计要求，必须对其进行仿真验算。然而，据所查资料可知，受装配夹紧后的首片等厚主簧初始曲率半径仿真计算的制约，先前国内外一直未给出两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对两级渐变刚度板簧各片等厚主簧设计提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法，为两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧初始切线弧高的仿真验算提供可靠的技术方法，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性及两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、可靠的两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法，其仿真验算流程图，如图1所示。两级渐变刚度板簧等厚主簧与第一级和第二级副簧的一半对称夹紧结构示意图，如图2所示，是由主簧1、第一级副簧2和第二级副簧3构成。两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，各片主簧的厚度相等，即等厚式叠加主簧，各片等厚主簧的厚度为h，一半作用长度为L_iT，i＝1,2,…,n。第一级副簧2的片数为m₁，第一级副簧各片板簧的厚度h_A1j，第一级副簧各片的一半作用长度为L_A1jT，j＝1,2,…,m₁。第二级副簧3的片数为m₂，第二级副簧各片板簧的厚度h_A2k，第二级副簧各片的一半作用长度为L_A2kT，k＝1,2,…,m₂。两级渐变刚度板簧装配夹紧后，首片主簧的初始切线弧高为H_gC1，第一级副簧首片的初始切线弧高为H_gAC1，第二级副簧首片的初始切线弧高为H_gAC2，且在末片主簧与第一级副簧首片之间、及第一级副簧末片与第二级副簧首片之间形成两级渐变间隙δ_MA1和从δ_A12，从而满足板簧渐变刚度的设计要求。通过各片等厚主簧的自由切线弧高，确保装配夹紧后的首片主簧初始切线弧高和各片主簧预夹紧应力满足设计要求。根据等厚主簧片数，各片等厚主簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，在首片主簧初始曲率半径仿真计算的基础上，对两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧的初始切线弧高进行仿真验算，确保装配夹紧后的首片主簧初始切线弧高满足设计要求。

为解决上述技术问题，本发明所提供的两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法，其特征在于采用以下仿真验算步骤：

(1)两级渐变刚度板簧的各片等厚主簧自由曲率半径R_i0的计算：

根据主簧片数n，根部平直段的一半长度L₀，各片主簧的一半作用长度L_iT，各片主簧的自由切线弧高的设计值H_gi0，对两级渐变刚度板簧的各片等厚主簧的自由曲率半径R_i0进行计算，i＝1,2,..,n，即

(2)两级渐变刚度板簧装配夹紧后的首片主簧初始曲率半径R_C1的计算：