[发明专利]两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧挠度特性的计算方法

摘要

本发明涉及两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧挠度特性的计算方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、骑马螺栓夹紧距、接触载荷，在各级夹紧刚度和两级渐变夹紧刚度计算的基础上，对两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧挠度特性进行计算。通过样机的ANSYS仿真和加载挠度试验可知，本发明所提供的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧挠度特性的计算方法是正确的，为两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的初始切线弧高、两级渐变间隙设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法可得到可靠在不同载荷下的挠度计算值，提高产品设计水平、质量和性能及车辆行驶平顺性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

主权项

两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧挠度特性的计算方法，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；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、骑马螺栓夹紧距及接触载荷，在两级渐变夹紧刚度计算的基础上，对两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧在不同载荷下的挠度特性进行计算，具体计算步骤如下：(1)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各不同片数重叠段的等效厚度hle的计算：根据第一级主簧的片数n1,第一级主簧各片的厚度h1i，i＝1,2,…,n1；第二级主簧的片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j，j＝1,2,…,n2；副簧片数m,副簧各片的厚度hAk，k＝1,2,…,m；第一级主簧和第二级主簧的片数之和n＝n1+n2，主副簧的总片数N＝n+m，对各不同片数l重叠段的等效厚度hle的进行计算，l＝1,2,…,N，即：hle=Σi=1lh1i33,1≤l≤n1Σi=1n1h1i3+Σj=1l-n1h2j33,n1+1≤l≤nΣi=1n1h1i3+Σj=1n2h2j3+Σk=1l-nhAk33,n+1≤l≤N;]]>(2)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各级夹紧刚度的计算：I步骤：第一级主簧的夹紧刚度KM1的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,第一级主簧各片的一半夹紧长度L1i＝Li，i＝1,2,…,n1，及步骤(1)中计算得到的hle，l＝i＝1,2，…,n1，对第一级主簧夹紧刚度KM1进行计算，即KM1=bE2[(L1-L2)3h1e3+Σl=2n1-1(L1-Ll+1)3-(L1-Ll)3hle3+L13-(L1-Ln1)3hn1e3];]]>II步骤：第一级主簧与第二级主簧的复合夹紧刚度KM2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,第一级主簧各片的一半夹紧长度L1i＝Li，i＝1,2,…,n1；第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的一半夹紧长度L2j＝Ln1+i，j＝1,2,…,n2；第一级主簧和第二级主簧的片数之和n＝n1+n2，及步骤(1)中计算得到的hle，l＝1,2,...,n，对第一级主簧与第二级主簧的复合夹紧刚度KM2进行计算，即KM2=bE2[(L1-L2)3h1e3+Σi=2n-1(L1-Li+1)3-(L1-Li)3hie3+L13-(L1-Ln)3hne3];]]>III步骤：主副簧的总复合夹紧刚度KMA计算根据渐变刚度钢板弹簧的宽度b，弹性模量E；第一级主簧的片数n1，第一级主簧各片的一半夹紧长度L1i＝Li，，i＝1,2,…,n1；第二级主簧的片数n2，第二级主簧各片的一半夹紧长度L2j＝Ln1+i，j＝1,2,…,n2；副簧片数m，副簧各片的一半夹紧长度分别为LAk＝Ln+k，k＝1,2,…,m；主副簧的总片数N＝n+m，及步骤(1)中计算得到的hle，l＝1,2,...,N，对主副簧的总夹紧复合刚度KMA进行计算，即，即KMA=bE2[(L1-L2)3h1e3+Σl=2N-1(L1-Ll+1)3-(L1-Ll)3hle3+L13-(L1-LN)3hNe3];]]>(3)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的两级渐变夹紧刚度KkwP1和KkwP2计算：A步骤：第一级渐变复合夹紧刚度KkwP1的计算根据第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，步骤(2)中计算得到的KM1和KM2，对载荷P在[Pk1,Pk2]范围时的第一级渐变复合夹紧刚度KkwP1进行计算，即KkwP1=PPk1KM1+P-Pk1Pk2-Pk1(KM2-Pk2Pk1KM1),P∈[Pk1,Pk2];]]>B步骤：第二级渐变复合夹紧刚度KkwP2的计算根据第2次开始接触载荷Pk2，第2次完全接触载荷Pw2，步骤(2)中计算得到的KM2和KMA，对载荷P在[Pk2,Pw2]范围时的第二级渐变复合夹紧刚度KkwP2进行计算，即KkwP2=PPk2KM2+P-Pk2Pw2-Pk2(KMA-Pw2Pk2KM2),P∈[Pk2,Pw2];]]>(4)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧在不同载荷下的挠度特性计算：根据第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，第2次完全接触载荷Pw2，步骤(2)中计算得到的KM1和KMA，及步骤(3)中计算得到的KkwP1和KkwP2，对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧在不同载荷P下的挠度特性进行计算，即fM=PKM1,P<Pk1Pk1KM1+∫Pk1PdPKkwP1,Pk1≤P<Pk2Pk1KM1+∫Pk1Pk2dPKkwP1+∫Pk2PdPKkwP2,Pk2≤P<Pw2Pk1KM1+∫Pk1Pk2dPKkwP1+∫Pk2Pk3dPKkwP2+P-Pw2KMA,Pw2≤P≤PN.]]>