[发明专利]基于偏频仿真的两级主簧式渐变刚度板簧接触载荷调整设计法

摘要

本发明涉及基于偏频仿真的两级主簧式渐变刚度板簧接触载荷调整设计法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片第一级和第二级主簧及副簧的结构参数，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，初始切线弧高，各级夹紧刚度，空载载荷和额定载荷，悬架偏频设计要求值，在各次接触载荷和悬架偏频仿真计算的基础上，对接触载荷进行调整设计。通过样机的车辆行驶平顺性试验可知，本发明所提供的基于偏频仿真的两级主簧式渐变刚度板簧接触载荷调整设计法是正确的，为基于偏频仿真的接触载荷调整设计提供了可靠的技术方法。利用该方法可确保满足悬架偏频的设计要求；同时，提高产品设计水平和性能及车辆行驶平顺性，降低产品设计及试验费，夹紧快开发速度。

主权项

1.基于偏频仿真的两级主簧式渐变刚度板簧接触载荷调整设计法，其中，各片板簧以中心栓孔为中心的对称结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；将原一级渐变刚度板簧的主簧拆分设计为两级主簧，通过两级主簧和副簧的初始切线弧高及两级渐变间隙，提高半载情况下的车辆行驶平顺性；同时，为了确保满足第一级主簧应力强度设计要求，第二级主簧和副簧适当提前承担载荷，悬架在渐变载荷下的偏频不相等，即两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧；根据各片板簧的结构参数，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，初始切线弧高，空载载荷和额定载荷，在接触载荷和悬架偏频仿真计算的基础上，以悬架偏频设计要求值为目标，对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架系统的接触载荷进行调整设计，具体调整设计步骤如下：(1)两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧的各级板簧初始曲率半径的计算：I步骤：第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM10b计算根据第一级主簧片数n1，第一级主簧各片的厚度h1i，i＝1,2,…,n1；第一级主簧首片的一半夹紧长度L11，第一级主簧初始切线弧高HgM10，对第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM10b进行计算，即II步骤：第二级主簧首片上表面初始曲率半径RM20a计算根据第二级主簧首片的一半夹紧长度L21，第二级主簧初始切线弧高HgM20，对第二级主簧末片上表面初始曲率半径RM20a进行计算，即III步骤：第二级主簧末片下表面初始曲率半径RM20b计算根据第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j，j＝1,2,…,n2；II步骤中计算得到的RM20a，对第二级主簧末片下表面初始曲率半径RM20b进行计算，即IV步骤：副簧首片上表面的曲率半径RA0a计算根据副簧首片的一半夹紧长度LA1，副簧的初始切线弧高HgA0，对副簧末片上表面初始曲率半径RA0a进行计算，即(2)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各次接触载荷Pk1、Pk2和Pw2的仿真计算：A步骤：第1次开始接触载荷Pk1的仿真计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；第一级主簧片数n1，第一级主簧各片的厚度h1i，i＝1,2,…,n1，第一级主簧首片的一半夹紧跨长度L11，步骤(1)中计算得到的RM10b和RM20a，对第1次开始接触载荷Pk1进行仿真计算，即式中，h_M1e为第一级主簧的根部重叠部分的等效厚度，B步骤：第2次开始接触载荷Pk2的仿真计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；第一级主簧首片的一半夹紧跨长度L11，第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j，j＝1,2,…,n2；及A步骤中仿真计算得到的Pk1，对第2次开始接触载荷Pk2进行仿真计算，即式中，h_M2e为第一级主簧与第二级主簧的根部重叠部分的等效厚度C步骤：第2次完全接触载荷Pw2的仿真计算根据A步骤中仿真计算得到的Pk1，B步骤中仿真计算得到的Pk2，对第2次完全接触载荷Pw2进行验算，即(3)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架系统的偏频特性的仿真计算：根据第一级主簧的夹紧刚度KM1，主副簧的总复合夹紧刚度KMA，空载载荷P0，额定载荷PN；步骤(2)中所仿真计算得到的Pk1、Pk2和Pw2，及步骤(3)中仿真计算得到的KkwP1和KkwP2，对两级主簧式非等偏频型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)基于偏频仿真的两级主簧式渐变刚度板簧的各次接触载荷的调整设计：根据步骤(3)中仿真计算所得到的在第1次接触载荷、第2次开始接触载荷和第2次完全接触载荷下的悬架偏频f0k1、f0k2和f0w2值，与设计要求值f0I进行比较；如果悬架偏频仿真计算值f0k1、f0k2和f0w2高于设计要求值f0I，可根据第一级主簧的夹紧刚度KM1，第一级和第二级主簧的复合夹紧刚度KM2，主副簧的总复合夹紧刚度KMA，以悬架偏频设计要求值f0I为目标，对第各次接触载荷进行调整设计，即