[发明专利]根部平直式非等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法

说明书

本发明涉及根部平直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，对根部平直式非等厚叠加板簧装配预夹紧后的各片板簧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平直式非等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法是正确的，可得到准确可靠的各片板簧预夹紧应力的仿真计算值，为根部平直式非等厚叠加板簧各片预夹紧应力的仿真计算提供了可靠的技术方法。利用该方法可确保各片板簧的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钢板弹簧，特别是根部平直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，为了确保板簧夹紧刚度和可靠性及满足装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高的要求，通过将各片板簧的骑马螺栓装配夹紧段墩平加工成平直段；为了满足首片板簧受力复杂的要求，通常首片板簧的厚度大于其他各片板簧的厚度，即根部平直式非等厚叠加板簧。为了提高板簧的使用寿命和可靠性，通过各自不同自由切线弧高的各片板簧，确保装配预夹紧之后的首片板簧的初始切线弧高满足设计要求；同时，使首片板簧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。对于给定设计结构参数的各片板簧，装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力是否满足设计要求，必须对其进行仿真计算。然而，据所查资料可知，因受装配夹紧后各片板簧的预夹紧应力与板簧结构参数、自由曲率板簧和预夹紧曲率板簧之间关系及首片板簧预夹紧曲率半径计算的制约，先前一直未曾给出准确可靠的根部平直式非等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法，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，对多片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、可靠的根部平直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多片不等厚叠加板簧的设计要求，确保装配预夹紧之后的各片板簧的预夹紧应力满足设计要求，提高产品设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性的设计要求；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、可靠的根部平直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。各片非等厚板簧以中心穿装孔对称的结构，其一半对称夹紧结构示意图如图2所示。板簧的根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，首片板簧的厚度大于其他各片板簧的厚度，以满足首片板簧受力复杂的要求，即根部平直式非等厚叠加板簧。板簧的宽度为b，根部平直段的一半长度为L₀，弹性模量为E。板簧片数为n，各片板簧的厚度为h_i，各片板簧的一半作用长度为L_iT。通过不同自由切线弧高及自由曲率半径的各片板簧，确保装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力满足设计要求。各片板簧的自由切线弧高为H_gi0，装配夹紧之后的首片板簧的初始切线弧高为H_gC1，各片板簧的预夹紧应力为σ_i，i＝1,2,…n。根据板簧片数，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，弹性模量，对根部平直式非等厚叠加板簧装配预夹紧之后的各片板簧的预夹紧应力进行仿真验算，确保装配夹紧之后的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平直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)根部平直式非等厚叠加板簧的各片板簧自由曲率半径R_i0的计算：