等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算方法，屬于車輛懸架鋼板彈簧技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)可根據(jù)各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)，彈性模量，主簧及副簧初始切線弧高設計值，對等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的接觸載荷進行驗算。通過驗證值與設計要求值和樣機試驗測試值比較可知，本發(fā)明專利技術(shù)所提供的等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算方法是正確的，為等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧特性仿真與驗證提供了可靠的技術(shù)基礎。利用該方法可得到準確可靠的接觸載荷的驗算值，確保板簧特性滿足設計要求，提高產(chǎn)品的設計水平、質(zhì)量和性能；同時，降低設計和試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。

Checking method for contact load of plate spring with equal gradient, high frequency, high strength and two grade tapered stiffness

The present invention relates to a method for checking contact load of two grade tapered spring plate with equal gradient and high intensity, belonging to the technical field of vehicle suspension leaf spring. The invention can according to structural parameters, the main spring and spring elastic modulus, main spring and spring initial tangent camber design value, gradient equivalence bias contact load of high strength two variable stiffness spring checking. By verifying the value and design value and prototype test value comparison, the calculation method provided by the invention gradient biased high strength two variable stiffness spring contact load is correct, provides a reliable technical basis for the simulation and verification of the gradient biased high strength two variable stiffness spring characteristics. The method can obtain accurate and reliable calculation of contact load value, to ensure the spring characteristics meet the design requirements, improve the design level, quality and performance of products; at the same time, reduce design and testing costs, speed up product development.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及車輛懸架板簧，特別是等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算方法。
技術(shù)介紹
隨著高強度鋼板材料的出現(xiàn)，車輛懸架可采用高強度兩級漸變剛度板簧，從而進一步滿足在不同載荷下的車輛行駛平順性及懸架漸變偏頻保持不變的設計要求，其中，漸變剛度板簧的接觸載荷影響板簧應力主簧和副簧的應力大、漸變剛度、懸架偏頻及車輛行駛平順性，而且還制約著對給定設計結(jié)構(gòu)的高強度兩級漸變剛度板簧的特性仿真驗證。因為觸載荷驗算與在一定載荷下的板簧撓度、切線弧高和曲率半徑計算有關(guān)。然而，由于主簧與一級副簧和二級副簧的漸變接觸過程中，接觸長度和漸變剛度都隨載荷而變化，高強度兩級漸變剛度板簧的主簧撓度計算非常復雜，據(jù)所查資料可知，先前國內(nèi)外一直未給出等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算方法。隨著車輛行駛速度及其對平順性要求的不斷提高，對高強度兩級漸變剛度板簧懸架系統(tǒng)設計提出了更高要求，因此，必須建立一種精確、可靠的等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算方法，滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展、車輛行駛平順性和安全性及其對高強度兩級漸變剛度板簧的設計及特性仿真的要求，提高產(chǎn)品的設計水平、質(zhì)量及車輛行駛平順性和安全性；同時，還可降低設計和試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡便、可靠的等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算方法，設計流程圖，如圖1所示。等偏頻兩級漸變剛度板簧的各片板簧采用高強度鋼板，寬度為b，彈性模量為E，各片板簧的以中心栓穿裝孔為中心的對稱結(jié)構(gòu)，其安裝夾緊距的一半L0為騎馬螺栓夾緊距的一半L0；高強度兩級漸變剛度板簧的的一半對稱結(jié)構(gòu)如圖2所示，由主簧1、第一級副簧2和第二級副簧3構(gòu)成，其中，主簧1的片數(shù)為n，主簧各片的厚度為hi，一半作用長度為LiT，一半夾緊長度為Li＝LiT-L0/2，i＝1,2,…,n。第一級副簧2的片數(shù)為m1，第一級副簧給的厚度為hA1j，一半作用長度為LA1jT，一半夾緊長度為LA1j＝LAjT-L0/2，j＝1,2,…,m1。第二級副簧3的片數(shù)為m2，第二級副簧各片的厚度為hA2k，一半作用長度為LA2kT，一半夾緊長度為LA2k＝LA2kT-L0/2，k＝1,2,…,m2。主簧、第一級副簧和第二級副簧設有初始切線弧高HgM0、HgA10和HgA20，確保在主簧末片下表面與第一級副簧首片上表面之間的第一級漸變間隙，在第一級副簧末片下表面與第二級副簧首片上表面之間的第二級漸變間隙，及滿足第1次開始接觸載荷、第2次開始接觸載荷和第2次完全接觸載荷及懸架等漸變偏頻的設計要求。根據(jù)各片板簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)，彈性模量，初始切線弧高設計值，對等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的接觸載荷進行驗算。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)所提供的等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算方法，其特征在于采用以下驗算步驟：(1)等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的主簧末片下表面初始曲率半徑RM0b的計算：根據(jù)主簧的初始切線弧高設計值HgM0，主簧的片數(shù)n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n，主簧首片的一半夾緊長度L1，對主簧末片下表面初始曲率半徑RM0b進行計算，即(2)等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的第一級副簧首片上表面初始曲率半徑RA10a的計算：根據(jù)第一級副簧首片的一半夾緊長度LA11，第一級副簧的初始切線弧高設計值HgA10，確定第一級副簧首片上表面初始曲率半徑RA10a，即(3)等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的第1次開始接觸載荷Pk1的驗算：根據(jù)等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；主簧首片的一半夾緊跨長度L1，主簧的片數(shù)n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n，步驟(1)中計算所得到的RM0b，步驟(2)中計算所得到的RA10a，對第1次開始接觸載荷Pk1進行驗算，即式中，hMe為主簧根部重疊部分的等效厚度，(4)等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的第2次開始和完全接觸載荷Pk2和Pw2的驗算：根據(jù)主簧夾緊剛度KM，主簧與第一級副簧的復合夾緊剛度KMA1，主副簧的總復合夾緊剛度KMA2，及步驟(3)中驗算所得到的Pk1，對等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的第2次開始接觸載荷Pk2和第2次完全接觸Pw2進行驗算，即本專利技術(shù)比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點由于主簧與一級副簧和二級副簧的漸變接觸過程中，接觸長度和漸變剛度都隨載荷而變化，主簧撓度不僅與主簧和一級副簧及二級副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，而且還與各次接觸載荷有關(guān)，因此，等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的主簧撓度計算非常復雜，據(jù)所查資料可知，先前國內(nèi)外一直未給出等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算方法。本專利技術(shù)可根據(jù)主簧各片和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)，彈性模量，主簧初始切線弧高設計值，第一級和第二級副簧初始弧高設計值，對該等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的第1次開始接觸載荷、第2次開始接觸載荷和第2次完全接觸載荷進行驗算。通過樣機試驗可知，本專利技術(shù)所提供的等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算方法是正確的，為高強度兩級漸變剛度板簧設計提供了可靠設計技術(shù)。利用該方法可得到準確可靠的接觸載荷驗算值，確保板簧接觸載荷滿足設計要求，提高產(chǎn)品的設計水平、質(zhì)量及車輛行駛平順性和安全性；同時，還可降低設計和試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。附圖說明為了更好地理解本專利技術(shù)，下面結(jié)合附圖做進一步的說明。圖1是等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算流程圖；圖2是等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的一半對稱結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方案下面通過實施例對本專利技術(shù)作進一步詳細說明。實施例：某等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的寬度b＝63mm，騎馬螺栓夾緊距的一半L0＝50mm，彈性模量E＝200GPa。主副簧的總片數(shù)為N＝5，其中，主簧的片數(shù)n＝2片，主簧各片的厚度h1＝h2＝8mm，主簧各片的一半作用長度分別為L1T＝525mm，L2T＝450mm；一半夾緊長度分別為L1＝L1T-L0/2＝500mm，L2＝L2T-L0/2＝425mm；主簧夾緊剛度KM＝51.44N/mm，主簧的初始切線弧高設計值HgM0＝112.2mm。第一級副簧的片數(shù)m1＝1片，厚度hA11＝11mm，一半作用長度為LA11T＝360mm，一半夾緊長度LA11＝LA11T-L0/2＝335mm；主簧與第一級副簧的復合夾緊剛度KMA1＝112.56N/mm，第一級副簧的初始切線弧高設計值HgA10＝22.8mm。第二級副簧的片數(shù)m2＝2片，第二級副簧各片的厚度hA21＝hA22＝11mm，一半作用長度分別為LA21T＝250mm，LA22T＝155mm；一半夾緊長度分別LA21＝LA21T-L0/2＝225mm，LA22＝LA22T-L0/2＝130mm；第二級副簧的初始切線弧高設計值HgA20＝4.4mm。主副簧的總復合夾緊剛度KMA2＝181.86N/mm。根據(jù)各片板簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)，彈性模量，主簧初始切線弧高設計值，第一級和第二級副簧初始弧高設計值，對該等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的第1次開始接觸載荷、第2次開始接觸載荷和第2次完全接觸載荷進行驗算。本專利技術(shù)實例所提供的等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算方法，其中，板簧采用高強度鋼板，各片板簧為以中心穿裝孔對稱的結(jié)構(gòu)，安裝夾緊距的一半為騎馬螺栓夾緊距的一半；板簧由主簧和兩級副簧構(gòu)成，通過主簧和兩級副簧的初始切線弧高及兩級漸變間隙，確保板簧滿足接觸載荷、漸變剛度和懸架偏頻保持不變的要求，即等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧；根據(jù)各片板簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)，彈性模量，初始切線弧高設計值，對等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的接觸載荷進行驗算，具體驗算步驟如下：(1)等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的主簧末片下表面初始曲率半徑RM0b的計算：根據(jù)主簧的初始切線弧高設計值HgM0，主簧的片數(shù)n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n，主簧首片的一半夾緊長度L1，對主簧末片下表面初始曲率半徑RM0b進行計算，即RM0b=L12+HgM022HgM0+Σi=1nhi;]]>(2)等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的第一級副簧首片上表面初始曲率半徑RA10a的計算：根據(jù)第一級副簧首片的一半夾緊長度LA11，第一級副簧的初始切線弧高設計值HgA10，對第一級副簧首片上表面初始曲率半徑RA10a進行計算，即RA10a=LA112+HgA1022HgA10;]]>(3)等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的第1次開始接觸載荷Pk1的驗算：根據(jù)等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；主簧首片的一半夾緊跨長度L1，主簧的片數(shù)n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n，步驟(1)中計算所得到的RM0b，步驟(2)中計算所得到的RA10a，對第1次開始接觸載荷Pk1進行驗算，即Pk1=EbhMe3(RA10a-RM0b)6L1RM0bRA10a;]]>式中，hMe為主簧根部重疊部分的等效厚度，(4)等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的第2次開始和完全接觸載荷Pk2和Pw2的驗算：根據(jù)主簧夾緊剛度KM，主簧與第一級副簧的復合夾緊剛度KMA1，主副簧的總復合夾緊剛度KMA2，及步驟(3)中驗算所得到的Pk1，對等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的第2次開始接觸載荷Pk2和第2次完全接觸Pw2進行驗算，即Pk2=Pk1KMA1KM;]]>Pw2=Pk2KMA2KMA1.]]>...

【技術(shù)特征摘要】
1.等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧接觸載荷的驗算方法，其中，板簧采用高強度鋼板，各片板簧為以中心穿裝孔對稱的結(jié)構(gòu)，安裝夾緊距的一半為騎馬螺栓夾緊距的一半；板簧由主簧和兩級副簧構(gòu)成，通過主簧和兩級副簧的初始切線弧高及兩級漸變間隙，確保板簧滿足接觸載荷、漸變剛度和懸架偏頻保持不變的要求，即等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧；根據(jù)各片板簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)，彈性模量，初始切線弧高設計值，對等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的接觸載荷進行驗算，具體驗算步驟如下：(1)等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的主簧末片下表面初始曲率半徑RM0b的計算：根據(jù)主簧的初始切線弧高設計值HgM0，主簧的片數(shù)n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n，主簧首片的一半夾緊長度L1，對主簧末片下表面初始曲率半徑RM0b進行計算，即RM0b=L12+HgM022HgM0+Σi=1nhi;]]>(2)等漸變偏頻高強度兩級漸變剛度板簧的第一級副簧首片上表面初始曲率半徑RA10a的計算：根據(jù)第一級副簧首片的一半夾緊長度LA11，第一級副簧的初始切線弧高設計值Hg...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周長城，于曰偉，趙雷雷，汪曉，邢玉清，王鳳娟，邵明磊，
申請(專利權(quán))人：山東理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37