[发明专利]非等长少片标准抛物线型变截面板簧的设计方法

权利要求书

1.一种非等长少片标准抛物线型变截面板簧的设计方法，其中，各片板簧是由根部平直段、抛物线段和端部平直段构成，抛物线段为标准型，即抛物线厚度变化数学模型的坐标原点在板簧端点；板簧横截面两端形状是由倒角型、圆弧型和直角型三种，各片板簧的根部平直段和抛物线段相同，各片板簧的端部平直段不等长，即非等长少片标准抛物线型变截面板簧；根据车辆悬架参数、板簧片数、结构参数、弹性模量、额定载荷及在额定载荷下的许用应力和在冲击载荷下的最大许用应力，对各种横截面两端形状的非等长少片标准抛物线型变截面板簧的夹紧刚度、各片厚度和长度及板簧的初始弧高和最大限位进行设计；其特征在于采用以下设计步骤如下：

(1)非等长少片标准抛物线型变截面板簧夹紧刚度K_C的设计；

(2)非等长少片标准抛物线型变截面板簧根部平直段厚度h₂设计；

(3)非等长少片抛物线型变截面板簧的端部平直段厚度h₁的设计；

(4)非等长少片标准抛物线型变截面板簧各片端部平直段长度L_1i的设计；

(5)非等长少片标准抛物线型变截面板簧各片抛物线段在x位置厚度h_x的设计；

(6)非等长少片标准抛物线型变截面板簧的初始弧高H_gC的设计；

(7)非等长少片标准抛物线型变截面板簧的最大限位挠度f_maxX的设计；

步骤(3)所述的非等长少片抛物线型变截面板簧的端部平直段厚度h₁的设计步骤如下：

a步骤：各片板簧的根部平直段等效宽度b_e2的计算和端部平直段效宽度b_e1表达式

根据板簧宽度B，横截面两端的倒角半径厚度比k_r，0≤k_r≤1/2，等效宽度缩减系数-0.411≤D_br≤0，所述步骤(2)中设计得到的h₂，设各片板簧的端部平直段厚度为h₁，对各片板簧的根部平直段的等效宽度b_e2进行计算，并建立端部平直段的等效宽度b_e1表达式，即

b_e2＝B+D_brh₂，

b_e1＝B+D_brh₁，

b步骤：非等长少片抛物线型变截面板簧的根部平直段柔度R_dr的计算

根据板簧片数n，板簧的一半夹紧长度L＝L_T-U/4，抛物线段的根部到板簧端点的长度L_2p，弹性模量E，所述步骤(2)中设计得到的h₂，a步骤中计算得到的b_e2，对非等长少片抛物线型变截面板簧的根部平直段柔度R_dr进行计算，即

c步骤：基于端部平直段厚度h₁的非等长少片抛物线型变截面板簧的端部平直段柔度R_de(h₁)的表达式

根据板簧片数n，板簧的L_2p，弹性模量E，所述步骤(2)设计得到的h₂，及a步骤中所建立的b_e1表达式，以h₁为待求参数，建立基于端部平直段厚度为h₁的非等长少片抛物线型变截面板簧的端部平直段柔度R_de(h₁)表达式，即

d步骤：基于端部平直段厚度h₁的非等长少片抛物线型变截面板簧的抛物线段柔度R_dp(h₁)的表达式

①当k_r≠0，横截面两端倒角型的抛物线段柔度R_dp(h₁)的表达式

根据板簧宽度B，横截面两端的倒角半径厚度比k_r≠0，0k_r≤1/2，等效宽度缩减系数-0.411≤D_br0，弹性模量E，板簧片数n，各片板簧的L_2p，所述步骤(2)中设计得到的h₂，设各片板簧的端部平直段的厚度h₁，则抛物线段厚度比β＝h₁/h₂，步骤a中计算得到的b_e2和建立的b_e1表达式，建立基于端部平直段厚度h₁的横截面倒角型的抛物线段柔度R_dp(h₁)的表达式，即

②当k_r＝0，横截面两端直角型的抛物线段柔度R_dp(h₁)的表达式

根据板簧宽度B，横截面直角型，弹性模量E，板簧片数n，各片板簧的L_2p，所述步骤(2)中设计得到的h₂，设各片板簧的端部平直段的厚度h₁，则抛物线段厚度比β＝h₁/h₂，建立基于端部平直段厚度h₁的横截面直角型的抛物线段柔度R_dp(h₁)的表达式，即

e步骤：各片板簧的端部平直段厚度h₁设计数学模型及其设计

根据所述步骤(1)中设计得到的K_C，b步骤中计算得到的R_dr，c步骤中所建立的R_de表达式和d步骤中所建立的R_dp表达式，以各片板簧端部平直段厚度h₁为待求参数，建立非等长少片标准抛物线型变截面板簧的各片板簧的端部平直段厚度h₁的设计数学模型，i＝1,2…,n，即

利用Matlab计算程序，求解上述关于各片板簧的端部平直段厚度h₁的设计数学模型，圆整可得非等长少片标准抛物线型变截面板簧的各片板簧的端部平直段厚度h₁的设计值；步骤(4)所述的非等长少片标准抛物线型变截面板簧各片端部平直段长度L_1i的设计步骤如下：

I步骤：首片板簧的端部平直段长度L₁₁的设计

根据板簧的L_2p，步骤(2)中设计得到的h₂，步骤(3)设计得到的h₁，抛物线段的厚度比β＝h₁/h₂，对首片板簧的端部平直段长度L₁₁进行设计，即

L₁₁＝L_2pβ²；

II步骤：其他各片板簧的端部平直段长度L_1i的设计

根据板簧片数n，I步骤设计得到的L₁₁，对除首片板簧之外的其他各片板簧的端部平直段的长度L_1i进行设计，i＝2,…,n，即