[发明专利]非等偏频型三级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法

摘要

本发明涉及非等偏频型三级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片主簧和各级副簧的结构参数，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，初始切线弧高，额定载荷，在各级板簧最大厚度板簧确定和接触载荷仿真计算的基础上，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级板簧根部最大应力进行仿真计算。通过样机加载应力试验可知，本发明所提供的非等偏频型三级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法是正确的，可得到准确可靠的根部最大应力仿真计算值，为各级板簧根部最大应力仿真计算提供了可靠的技术方法。利用该方法可提高产品的设计水平、质量和可靠性及车辆行驶安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

主权项

1.非等偏频型三级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算方法，其中，各片板簧是以中心栓孔中心的对称结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；板簧是由主簧和三级副簧构成，通过主簧和三级副簧的初始切线弧高及三级渐变间隙，确保满足板簧接触载荷、渐变复合夹紧刚度和应力强度的设计要求，即非等偏频型三级渐变刚度板簧；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，额定载荷，在各级板簧根部重叠部分等效厚度计算、最大厚度板簧的厚度确定和接触载荷仿真计算的基础上，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级板簧的根部最大应力进行仿真计算，具体仿真计算步骤如下：(1)主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度和各级板簧的最大厚度板簧的厚度确定：A步骤：主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度的确定根据主簧片数n，主簧各片的厚度h_i，i＝1,2,...,n；第一级副簧片数n₁，第一级副簧各片的厚度h_A1j，j＝1,2,...,n₁；第二级副簧片数n₂,第二级副簧各片的厚度h_A2k，k＝1,2,...,n₂；第三级副簧片数n₃，第三级副簧各片的厚度h_A3l，l＝1,2,...,n₃；对主簧的根部重叠部分的等效厚度h_Me、主簧与各级副簧的根部重叠部分的等效厚度h_MA1e、h_MA2e和h_MA3e进行确定，即：B步骤：各级板簧的最大厚度板簧的厚度的确定1)步骤：主簧的最大厚度板簧的厚度hmax的确定根据主簧片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,...,n，确定主簧的最大厚度板簧的厚度hmax，即hmax＝max(hi)；2)步骤：第一级副簧的最大厚度板簧的厚度hA1max的确定根据第一级副簧片数n1，第一级副簧各片的厚度hA1j,j＝1,2,...,n1，确定第一级副簧的最大厚度板簧的厚度hA1max，即hA1max＝max(hA1j)，j＝1,2,...,n1；3)步骤：第二级副簧的最大厚度板簧的厚度hA2max的确定根据第二级副簧片数n2，第二级副簧各片的厚度hA2k,k＝1,2,...,n2，确定第二级副簧的最大厚度板簧的厚度hA2max，即hA2max＝max(hA2k)，k＝1,2,...,n2；4)步骤：第三级副簧的最大厚度板簧的厚度hA3max的确定根据第三级副簧片数n3，第三级副簧各片的厚度hA3l,l＝1,2,...,n3，确定第三级副簧的最大厚度板簧的厚度hA3max，即hA3max＝max(hA3l)，l＝1,2,...,n3；(2)非等偏频型三级渐变刚度板簧的各次接触载荷Pk1、Pk2和Pk3的仿真计算：I步骤：第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM0b计算根据主簧片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n；主簧首片的一半夹紧长度L1，主簧的初始切线弧高HgM0，对主簧末片下表面初始曲率半径RM0b进行计算，即II步骤：第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a计算根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11，第一级副簧的初始切线弧高HgA10，对第一级副簧末片上表面初始曲率半径RA10a进行计算，即III步骤：第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b计算根据第一级副簧片数n1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,n1；II步骤中计算得到的RA10a，对第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b进行计算，即IV步骤：第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a的计算根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21，第二级副簧的初始切线弧高设计值HgA20，对第二级副簧首片的上表面初始曲率半径RA20a进行计算，即V步骤：第二级副簧首片下表面初始曲率半径RA20b的计算很据第二级副簧片数n2，第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,…,n2，及IV步骤所确定的RA20a，对第二级副簧首片下表面初始曲率半径RA20b进行计算，即VI步骤：第三级副簧首片上表面初始曲率半径RA30a的计算根据第三级副簧首片的一半夹紧长度LA31，第三级副簧的初始切线弧高HgA30，对第三级副簧首片上表面初始曲率半径RA30a进行计算，即VII步骤：第1次开始接触载荷Pk1的仿真计算根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧首片的一半夹紧长度L1，步骤(1)中计算得到的hMe，I步骤中计算得到的RM0b，II步骤中计算得到的RA10a，对第1次开始接触载荷Pk1进行仿真计算，即VIII步骤：第2次开始接触载荷Pk2的仿真计算根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧首片的一半夹紧长度L1，步骤(1)中所确定的hMA1e，III步骤中计算得到的RA10b，IV中计算得到的RA20a，VII步骤中验算得到的Pk1，对第2次开始接触载荷Pk2进行仿真计算，即IX步骤：第3次开始接触载荷Pk3的仿真计算根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E，主簧首片的一半夹紧长度L1，步骤(1)中所确定的hMA2e，V步骤中计算得到的RA20b，VI中计算得到的RA30a，VIII步骤中验算得到的Pk2，对第3次开始接触载荷Pk3进行仿真计算，即(3)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧根部最大应力σMmax的仿真计算：根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b，主簧首片的一半夹紧长度L1，额定载荷PN，步骤(1)中所确定的hMe、hMA1e、hMA2e、hMA3e和hmax，步骤(2)中仿真计算得到的Pk1，Pk2和Pk3；对不同载荷P下的主簧根部最大应力σMmax进行仿真计算，即(4)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第一级副簧根部最大应力σA1max的仿真计算：根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b，主簧首片的一半夹紧长度L1，额定载荷PN；步骤(1)中所确定的hMA1e、hMA2、hMA3e和hA1max；步骤(2)中仿真计算得到的Pk1，Pk2和Pk3，对在不同载荷P下的第一级副簧根部最大应力σMA1max进行仿真计算，即(5)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第二级副簧根部最大应力σA2max的仿真计算：根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b，主簧首片的一半夹紧长度L1，额定载荷PN；步骤(1)中所确定的hMA2e、hMA3e和hA2max，步骤(2)中仿真计算得到的Pk2和Pk3；对不同载荷P下的第二级副簧根部最大应力σA2max进行仿真计算，即(6)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第三级副簧根部最大应力σA3max的仿真计算：根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b，主簧首片的一半夹紧长度L1，额定载荷PN；步骤(1)中所确定的hMA3e和hA3max；步骤(2)中仿真计算得到的Pk3，对不同载荷P下的第三级副簧的根部最大应力σA3max进行仿真计算，即