[发明专利]两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧挠度特性的仿真计算法

摘要

本发明涉及两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧挠度特性的仿真计算法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片第一级、第二级主簧和副簧的结构参数，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，初始切线弧高，在接触载荷和渐变刚度仿真计算的基础上，对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧挠度特性进行仿真计算。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渐变刚度板簧挠度特性的仿真计算法是正确的，为两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧特性仿真验证奠定了可靠的技术基础。利用该方法可得到准确、可靠的挠度仿真计算值，提高板簧设计水平、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

1.两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧挠度特性的仿真计算法，其中，各片板簧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，第一级主簧夹紧刚度，第一级主簧与第二级主簧和副簧的复合夹紧刚度，初始切线弧高，及额定载荷，在各次接触载荷和渐变夹紧刚度仿真计算基础上，对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进行仿真计算，具体仿真计算步骤如下：(1)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的两级主簧和副簧的初始曲率半径计算：I步骤：第一级主簧末片下表面初始曲率半径R_M10b计算根据第一级主簧片数n₁，第一级主簧各片的厚度h_1i，i＝1,2,…,n₁；第一级主簧首片的一半夹紧长度L₁₁，第一级主簧的初始切线弧高H_gM10，对第一级主簧末片下表面初始曲率半径R_M10b进行计算，即II步骤：第二级主簧首片上表面初始曲率半径R_M20a计算根据第二级主簧首片的一半夹紧长度L₂₁，第二级主簧的初始切线弧高H_gM20，对第二级主簧末片上表面初始曲率半径R_M20a进行计算，即III步骤：第二级主簧末片下表面初始曲率半径R_M20b计算根据第二级主簧片数n₂，厚度h_2j，j＝1,2,…,n₂；II步骤中计算得到的R_M20a，对第二级主簧末片下表面初始曲率半径R_M20b进行计算，即IV步骤：副簧首片上表面初始曲率半径R_A0a计算根据副簧首片的一半夹紧长度L_A1，副簧的初始切线弧高H_gA0，对副簧末片上表面初始曲率半径RA0_a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的仿真计算：A步骤：第1次开始接触载荷P_k1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h_1i，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R_M10b和R_M20a，对第1次开始接触载荷P_k1进行仿真计算，即式中，h_M1e为第一级主簧的根部重叠部分等效厚度，B步骤：第2次开始接触载荷P_k2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；第二级主簧片数n₂，第二级主簧各片的厚度h_2j，j＝1,2,…,n₂；步骤(1)中计算得到的R_M20b和R_A0a，A步骤中仿真计算得到的P_k1，对第2次开始接触载荷P_k2进行仿真计算，即式中，h_M2e为第一级主簧和第二级主簧的根部重叠部分等效厚度，C步骤：第2次完全接触载荷P_w2的仿真计算根据A步骤中仿真计算得到的P_k1，B步骤中仿真计算得到的P_k2，对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第2次完全接触载荷P_w2进行仿真计算，即(3)两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧的渐变夹紧刚度的仿真计算：a步骤：第一级渐变夹紧刚度K_kwP1的仿真计算根据第一级主簧夹紧刚度K_M1，第一级与第二级主簧的复合夹紧刚度K_M2，步骤(2)中仿真计算得到的P_k1和P_k2，对载荷P在[P_k1,P_k2]范围内的第一级渐变夹紧刚度K_kwP1进行仿真计算，即b步骤：第二级渐变夹紧刚度K_kwP2的仿真计算根据第一级和第二级主簧的复合夹紧刚度K_M2，主副簧的总复合夹紧刚度K_MA，步骤(2)中仿真计算得到的P_k2和P_w2，对载荷P在[P_k2,P_w2]范围内的第二级渐变夹紧刚度K_kwP2进行仿真计算，即(4)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的仿真计算：根据第一级主簧夹紧刚度K_M1，第一级和第二级主簧的复合夹紧刚度K_M2，主副簧的总复合夹紧刚度K_MA，额定载荷P_N，步骤(2)中所仿真计算得到的P_k1、P_k2和P_w2，及步骤(3)中仿真计算得到的K_kwP1和K_kwP2，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仿真计算，即