[发明专利]基于偏频仿真的一级渐变刚度板簧接触载荷的调整设计法

摘要

本发明涉及基于偏频仿真的一级渐变刚度板簧接触载荷的调整设计法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据主副簧的结构参数、弹性模量、主簧加紧刚度，主副簧复合加紧刚度，主簧和副簧的初始切线弧高设计值，空载载荷和额定载荷及偏频设计要求值，在接触载荷和偏频特性仿真计算的基础上，对一级渐变刚度板簧接触载荷进行调整设计。通过实例设计和样机车辆行驶平顺性试验可知，表明本发明所提供的基于偏频仿真的一级渐变刚度板簧接触载荷的调整设计法是正确的，为一级渐变刚度板簧接触载荷的调整设计提供了可靠的技术方法。利用该方法可提高悬架的设计水平和性能及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

主权项

1.基于偏频仿真的一级渐变刚度板簧接触载荷的调整设计法，其中，各片板簧为以中心穿装孔对称的结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；通过主簧和副簧的初始切线弧高及渐变间隙，确保满足悬架偏频特性和主簧应力强度设计要求，即非等偏频型一级渐变刚度板簧悬架；根据主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主簧夹紧刚度，主副簧复合夹紧刚度，主簧和副簧的初始切线弧高，空载载荷和额定载荷及偏频设计要求值，在接触载荷仿真计算和悬架偏频特性仿真验算的基础上，对一级渐变刚度板簧接触载荷进行调整设计，其特征在于采用以下具体调整设计步骤：(1)一级渐变刚度板簧的开始接触载荷P_k的仿真计算：A步骤：末片主簧下表面初始曲率半径R_M0b的确定根据主簧片数n，各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,…,n；首片主簧的一半夹紧长度L₁，主簧初始切线弧高H_gM0，确定末片主簧下表面初始曲率半径R_M0b，即B步骤：首片副簧上表面初始曲率半径R_A0a的确定根据首片副簧的一半夹紧长度L_A1，副簧初始切线弧高H_gA0，确定首片副簧上表面初始曲率半径R_A0a，即C步骤：开始接触载荷P_k的仿真计算根据一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,…,n，首片主簧的一半夹紧跨长度L₁；A步骤中所确定的R_M0b，B步骤中所确定的R_A0a，对开始接触载荷P_k进行仿真计算，即式中，h_Me为主簧根部重叠部分的等效厚度，(2)一级渐变刚度板簧的完全接触载荷P_w的仿真计算：a步骤：完全接触时的主簧切线弧高表达式H_gMw的建立根据主簧初始切线弧高H_gM0，主簧夹紧刚度K_M，主副簧复合夹紧刚度K_MA，步骤(1)中仿真计算得到的P_k，以完全接触载荷P_w为参变量，建立完全接触时的主簧切线弧高表达式H_gMw，即式中，A、B和C为所定义的渐变挠度计算的中间参数，B＝‑CP_k，b步骤：完全接触时的末片主簧下表面曲率半径R_Mwb表达式的建立根据主簧片数n，各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,…,n；首片主簧的一半夹紧长度L₁，a步骤中所建立的H_gMw，以完全接触载荷P_w为参变量，建立完全接触时的末片主簧下表面曲率半径表达式R_Mwb，即c步骤：完全接触载荷P_w的仿真计算根据一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的一半夹紧长度L₁，步骤(1)中所得到的R_M0b、h_Me和P_k，及b步骤中所建立的R_Mwb，以完全接触载荷P_w为参变量，建立一级渐变刚度板簧的完全接触载荷仿真计算数学模型，即求解上述数学模型，便可得到非等偏频一级渐变板簧的完全接触载荷P_w；(3)一级渐变刚度板簧悬架的偏频特性的仿真计算：根据主簧夹紧刚度K_M，主副簧夹紧复合刚度K_MA，空载载荷P₀，额定载荷P_N，步骤(1)的C步骤中仿真计算得到的P_k，步骤(2)中仿真计算得到的P_w，对一级渐变刚度板簧悬架系统在不同载荷下的偏频特性进行仿真计算，即式中，g为重力加速度，g＝9.8m/s²；(4)基于偏频仿真的一级渐变刚度板簧接触载荷的调整设计：根据仿真计算得到的板簧在原接触载荷下的偏频特性f₀随载荷P变化的特性，主簧夹紧刚度K_M，主副簧复合夹紧刚度K_MA，以开始接触载荷和完全接触载荷下的偏频设计要求值f_0kI和f_0wI为目标，对一级渐变刚度板簧的开始接触载荷P_k和完全接触载荷P_w进行调整设计，即