[发明专利]非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方法

摘要

本发明涉及两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方法，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，开始接触载荷，第一级主簧初始切线弧高，在副簧初始切线弧高设计和曲面形状计算的基础上，利用曲面微元及叠加原理，对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧各片副簧的下料长度进行设计。通过样机下料加工试验测试结果可知，本发明所提供的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方法是正确的，为两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧设计及现代化CAD软件来访奠定了可靠的技术基础；同时，利用该方法可节省材料，改善加工工艺，提高生产效率。

主权项

1.两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方法，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，开始接触载荷，第一级主簧初始切线弧高，在副簧初始切线弧高确定和曲面形状计算的基础上，利用曲面微元及叠加原理，对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧各片副簧的下料长度进行设计，具体设计步骤如下：(1)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的副簧初始切线弧高H_gA0的确定:a步骤：第一级主簧末片下表面初始曲率半径R_M10b的计算根据第一级主簧首片的一半夹紧长度L₁₁，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b步骤：第二级主簧末片下表面初始曲率半径R_M20b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1次开始接触载荷P_k1；第一级主簧首片的一半夹紧长度L₁₁，第一级主簧片数n₁，第一级主簧各片的厚度h_1i，i＝1,2,…,n₁；第二级主簧片数n₂，第二级主簧各片的厚度h_2j，j＝1,2,…,n₂，及a步骤中计算得到的R_M10b，对第二级主簧首片下表面初始曲率半径R_M20b进行计算，即式中，第一级主簧根部重叠部分的等效厚度，c步骤：副簧首片上表面初始曲率半径R_A0a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；第一级主簧首片的一半夹紧长度L₁₁；第二级主簧片数n₂，第二级主簧各片的厚度h_2j，j＝1,2,…,n₂；第1次开始接触载荷P_k1，第2次开始接触载荷P_k2，及b步骤中计算得到的R_M20b，对副簧首片上表面初始曲率半径R_A0a进行计算，即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，e步骤：副簧初始切线弧高H_gA0的确定根据首片副簧的一半夹紧长度L_A1，c步骤值计算得到的R_A0a，对副簧初始切线弧高H_gA0进行确定，即(2)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的首片副簧初始曲面形状的计算:I步骤：首片副簧的等效端点力F_A1e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；首片副簧的厚度h_A1；首片副簧的一半夹紧跨度L_A1；步骤(1)中所确定的H_gA0，对首片副簧的等效端点力F_A1e进行计算，即II步骤：首片副簧任意位置变形系数G_A1x计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，骑马螺栓夹紧距的一半L₀，弹性模量E；首片副簧的一半夹紧跨度L_A1；以距离板簧对称中心L₀/2位置为坐标原点，对首片副簧在任意位置x处的变形系数G_A1x分别进行计算，即III步骤：首片副簧初始曲面形状f_A1x的计算根据首片副簧的厚度h_A1；I步骤中计算得到的F_A1e，II步骤中计算得到的G_A1x，以距离板簧对称中心L₀/2的位置为坐标原点，对首片副簧的初始曲面形状f_A1x进行计算，即(3)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的首片副簧下料长度L_A1C的设计:根据首片副簧的一半夹紧跨度L_A1，骑马螺栓夹紧距的一半L₀，以ΔL为曲面微元长度，将0～L_A1划分N₁＝L_A1/ΔL个曲面微元，依据步骤(2)中计算得到的首片副簧初始曲面形状f_A1x及在任意位置x_j处的曲面高度利用叠加原理对首片副簧的下料长度L_A1C的进行设计，即(4)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的其他各片副簧下料长度的设计:根据副簧片数m，首片副簧的一半作用长度L_A1T，其他各片副簧的一半作用长度L_AkT，步骤(3)中设计得到的L_A1C，对其他各片副簧的下料长度L_AkC设计进行，k＝2,…,m,即L_AkC＝L_A1C‑2(L_A1T‑L_AkT)，k＝2,3…,m。