[发明专利]一种用于替换副钢板簧总成的单片簧及其设计方法

说明书

本申请涉及一种用于替换副钢板簧总成的单片簧及其设计方法，包括以下步骤：获取副钢板簧总成的性能指标、定量尺寸类别及对应数值，以及单片簧的变量尺寸类别；利用定量尺寸类别及对应数值，并配合计算公式构建有限元分析模型；对变量尺寸类别进行赋值，并输入有限元分析模型，以获取输出结果；将输出结果与性能指标进行比较；若相符合，则定量尺寸类别及对应数值，以及变量尺寸类别及所赋予的数值，作为单片簧的制造数据，并按照该制造数据制造；否则，重新赋值。采用本方法制作出合适尺寸的单片簧在满足受力的各项情况下，进行替换多片钢板簧，减少竖向空间的占用单后桥板簧悬架系统整体重量；并且由复合材料制成，疲劳寿命大大提升。

技术领域

本申请涉及用于单后桥板簧悬架领域，特别涉及一种用于替换副钢板簧总成的单片簧及其设计方法。

背景技术

随着技术的发展，人们一直致力于减轻车辆重量，以达到提高燃油经济性，提高有效载荷能力，提高车辆驾驶及操作的舒适性。

在一些相关技术中，单后桥板簧悬架系统的结构如图1所示，单后桥板簧悬架系统为主副簧结构，空载状态主簧8承受垂直载荷，副钢板簧总成1A与副簧支架9不接触，副钢板簧总成1A不承载；满载状态副钢板簧总成1A与副簧支架9接触，主簧8和副钢板簧总成1A同时起承载作用；主簧8的前端与固定端支架10连接固定在车架11上，主簧8的后端通过吊耳总成12与吊耳端支架13连接固定在车架11上，主簧8的中部通过U形螺栓14与后桥15连接；副钢板簧总成1A通过U形螺栓14和盖板16安装在主簧8的上方，主副簧之间安装有垫板17用于保证主簧8和副钢板簧总成1A的间隙，同时确定副钢板簧总成1A在垂向的安装位置。限位块总成18通过紧固螺栓固定在车架11的下翼面，位于后桥15的正上方，用于在后桥15向上跳动时保护车架11，避免后桥15直接撞击车架11而造成车架11损伤、避免后桥15向上跳动过高而导致其它系统零部件发生运动干涉，同时限位块总成18内部带橡胶等柔性材料，可以缓和后桥15对车架11的冲击，提升整车舒适性。但是存在以下问题：

(1)副簧为钢板簧总成，材料为簧钢，重量较重，无法满足整车轻量化需求，无法达成整车降重目标的问题。

(2)副簧支架10与副簧5直接接触存在较大的摩擦，在长时间工作使用后对产生较大副簧5的损伤，影响其使用寿命。

发明内容

本申请实施例提供一种用于替换副钢板簧总成的单片簧及其设计方法，以解决相关技术中副簧为钢板簧总成，材料为簧钢，重量较重，无法满足整车轻量化需求的问题。

第一方面，提供了一种用于替换副钢板簧总成的单片簧的设计方法，包括以下步骤：

获取副钢板簧总成的性能指标、定量尺寸类别及对应数值，以及单片簧的变量尺寸类别；

利用定量尺寸类别及对应数值，并配合计算公式构建有限元分析模型；

对变量尺寸类别进行赋值，并输入有限元分析模型，以获取输出结果；

将所述输出结果与所述性能指标进行比较；

若相符合，则所述定量尺寸类别及对应数值，以及所述变量尺寸类别及所赋予的数值，作为单片簧的制造数据，并按照该制造数据，制造所述单片簧；否则，重新赋值。

一些实施例中，单片簧包括单片簧本体，单片簧本体包括第一节段、两个第二节段和两个第三节段，两个所述第二节段分别连接在所述第一节段两端，两个所述第三节段分别连接在两个所述第二节段远离所述第一节段的两端，所述第二节段的厚度自所述第一节段到第三节段方向逐渐减小；

所述定量尺寸类别包括板簧满载弧高、中部总厚度、竖向总高度、板簧作用长度和U形螺栓跨距；

所述变量尺寸类别包括第一节段的长度、厚度和宽度；第三节段的长度、厚度和宽度，第二节段的宽度和厚度，以及第二节段在水平面的投影长度；