一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法，屬于懸架鋼板彈簧技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)可根據(jù)各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、安裝夾緊間距、寬度，彈性模量，許用應(yīng)力、主副簧復(fù)合夾緊剛度、開始接觸載荷和額定載荷，對(duì)一級(jí)漸變剛度板簧的副簧各片厚度和長度進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過樣機(jī)加載撓度及夾緊剛度試驗(yàn)可知，本發(fā)明專利技術(shù)所提供的一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法是正確的，為一級(jí)漸變剛度板簧設(shè)計(jì)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法可得到可靠的副簧參數(shù)設(shè)計(jì)值，確保滿足主副簧復(fù)合夾緊剛度和應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，提高一級(jí)漸變剛度板簧的設(shè)計(jì)水平、性能和可靠性及車輛行駛平順性和安全性；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。

Design method of thickness and length of each secondary spring of grade variable stiffness spring plate

The invention relates to a design method for the thickness and length of each secondary spring of a first grade gradual rigidity leaf spring, belonging to the technical field of suspension leaf spring. According to the invention, the structure parameters of main spring installation clamping spacing, width, elastic modulus, allowable stress and two-stage composite clamping stiffness, start contact load and rated load, to design a variable stiffness spring spring each sheet thickness and length. The test shows that the stiffness of prototype load deflection and clamping, the design methods of each piece of auxiliary spring thickness and length of the invention provides a variable stiffness spring is correct, laid a reliable technical basis for a gradual rigidity leaf spring design. We can use this method to get the value of reliable auxiliary spring design parameters, to meet the main and auxiliary spring composite clamping rigidity and stress strength design requirements, improve the ride comfort and safety of a gradual rigidity leaf spring design, performance and reliability and reduce the vehicle; at the same time, design and test cost, speed up product development.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法
本專利技術(shù)涉及車輛懸架鋼板彈簧，特別是一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
為了滿足在不同載荷下的車輛行駛平順性的設(shè)計(jì)要求，可采用一級(jí)漸變剛度板簧，其中，副簧的厚度和片數(shù)影響主副簧復(fù)合夾緊剛度、懸架偏頻及車輛行駛平順性和行駛安全性，而且還影響板簧的應(yīng)力強(qiáng)度、可靠性和使用壽命，即所設(shè)計(jì)副簧的各片厚度和長度應(yīng)同時(shí)滿足主副簧復(fù)合夾緊剛度和板簧應(yīng)力強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求。由于副簧各片厚度和長度的設(shè)計(jì)，不僅與主副簧復(fù)合夾緊剛度、許用應(yīng)力和載荷有關(guān)，而且還與主簧各片的結(jié)構(gòu)參數(shù)、接觸載荷有關(guān)，因此，副簧各片厚度和長度的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，同時(shí)還受受主副簧夾緊剛度和副簧根部最大應(yīng)力和副簧最大許用厚度等關(guān)鍵問題的制約，先前一直未能給出一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法，不能滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展及一級(jí)漸變剛度板簧現(xiàn)代化CAD軟件開發(fā)的要求。隨著車輛行駛速度及其對(duì)平順性要求的不斷提高，對(duì)一級(jí)漸變剛度板簧懸架提出了更高要求，因此，必須建立一種精確、可靠的一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法，滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展、車輛行駛平順性及安全性及一級(jí)漸變剛度板簧設(shè)計(jì)的要求，確保板簧同時(shí)滿足復(fù)合夾緊剛度、漸變剛度和應(yīng)力強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)一步提高一級(jí)漸變剛度板簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性及車輛行駛平順性和安全性；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)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、可靠的一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)流程如圖1所示。一級(jí)漸變剛度板簧的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)如圖2所示，是由主簧1和副簧2所組成的，一級(jí)漸變剛度板簧的一半跨度，即為首片主簧的一半作用長度為L1t，騎馬螺栓夾緊距的一半為L0，鋼板彈簧的寬度為b，彈性模量為E。主簧1的片數(shù)為n，各片主簧的厚度為hi，主簧的一半作用長度為Lit，一半夾緊長度Li＝Lit-L0/2，i＝1,2,…n。副簧2的片數(shù)為m，各片副簧的厚度為hAj，各片副簧的一半作用長度為LAjt，一半夾緊長度LAj＝LAjt-L0/2，j＝1,2,…m。通過主簧和副簧初始切線弧高，確保副簧首片端部上表面與主簧末片端部下表面之間設(shè)置有一定的主副簧間隙δMA，以滿足漸變剛度板簧開始接觸載荷和完全接觸載荷、主簧應(yīng)力強(qiáng)度和懸架漸變剛度的設(shè)計(jì)要求。開始接觸載荷為Pk，額定載荷PN。副簧的各片厚度和長度不僅滿足主副簧復(fù)合夾緊剛度的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還應(yīng)該滿足板簧應(yīng)力強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)主簧各片的結(jié)構(gòu)參數(shù)、安裝夾緊間距、寬度，彈性模量，許用應(yīng)力、主副簧復(fù)合夾緊剛度、首片主簧的一半夾緊長度、開始接觸載荷Pk和額定載荷PN，對(duì)一級(jí)漸變剛度板簧的副簧各片厚度和長度進(jìn)行設(shè)計(jì)。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)所提供的一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用以下設(shè)計(jì)步驟：(1)基于主副簧夾緊復(fù)合剛度的主副簧根部等效厚度HMAe的確定根據(jù)一級(jí)漸變剛度板簧的寬度b，安裝夾緊間距的一半長度L0，彈性模量E；主簧片數(shù)n，首片主簧的一半夾緊長度L1；主副簧夾緊剛度KMA，預(yù)取副簧片數(shù)m，主副簧總片數(shù)N＝n+m，取末片副簧的一半夾緊長度LN＝3L0-L0/2，末片副簧的端點(diǎn)與首片主簧端點(diǎn)之間的距離ΔLN＝L1-LN，取主副簧的等效單片等應(yīng)力板簧的拋物線段厚度比βMA＝0.4～0.5，對(duì)主副簧根部等效厚度HMAe進(jìn)行確定，即(2)一級(jí)漸變剛度板簧的副簧根部等效厚度HAe的設(shè)計(jì)：根據(jù)主簧片數(shù)n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,..,n；步驟(1)計(jì)算得到的HMAe，對(duì)一級(jí)漸變剛度板簧的副簧根等效部厚度HAe進(jìn)行設(shè)計(jì)，即(3)一級(jí)漸變剛度板簧的副簧最大許用厚度[hA]和最少片數(shù)mmin的確定：I步驟：副簧最大許用厚度[hA]的確定根據(jù)一級(jí)漸變剛度板簧的寬度b，許用應(yīng)力[σ]；首片主簧的一半夾緊長度L1，開始接觸載荷Pk，額定載荷PN，步驟(2)中計(jì)算得到的HMAe，對(duì)副簧最大許用厚度[hA]進(jìn)行確定，即II步驟：副簧最少片數(shù)mmin的確定根據(jù)步驟(2)中計(jì)算得到的HAe，I步驟中所確定的[hA]，對(duì)副簧最少片數(shù)mmin進(jìn)行確定，即(4)一級(jí)漸變剛度板簧的副簧片數(shù)m及各片厚度hAj的設(shè)計(jì)：根據(jù)步驟(2)中設(shè)計(jì)得到的HAe，步驟(3)的I步驟中確定的[hA]和mmin，向上圓整mmin，且取m≥mmin，得到副簧片數(shù)m，并對(duì)各片副簧的厚度hAj進(jìn)行設(shè)計(jì)，即m≥mmin，將hAj向上圓整為板簧標(biāo)準(zhǔn)系列厚度，便可得到m片副簧的實(shí)際設(shè)計(jì)厚度為hAj；(5)一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧一半作用長度LAjt的設(shè)計(jì)：A步驟：各片副簧端部外側(cè)重疊段的等效厚度計(jì)算根據(jù)主簧片數(shù)n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,...n，步驟(3)中設(shè)計(jì)得到的副簧片數(shù)m，各片副簧的厚度為hAj，j＝1,2,...m；主副簧的總片數(shù)N＝n+m，對(duì)一級(jí)漸變剛度板簧不同片數(shù)k重疊段的等效厚度hke進(jìn)行計(jì)算，k＝1,2,...,N，即根據(jù)計(jì)算所得到的hke，第j片副簧的端部外側(cè)的重疊段的板簧片數(shù)NF＝n+j-1，因此，可得第j片副簧的端部外側(cè)的重疊段的等效厚度hAjFe為B步驟：首片副簧的最小一半作用長度LA1tmin的設(shè)計(jì)根據(jù)一級(jí)漸變剛度板簧的寬度b，許用應(yīng)力[σ]；首片主簧的一半作用長度L1t,首片主簧的厚度h1，額定載荷PN，及A步驟中計(jì)算得到的hA1Fe，對(duì)首片副簧的最小一半作用長度LA1tmin進(jìn)行設(shè)計(jì)，即式中，hA1Fe為首片副簧的端部外側(cè)的重疊段的等效厚度，hA1Fe＝hne；C步驟：其他各片副簧的最小一半作用長度的設(shè)計(jì)根據(jù)一級(jí)漸變剛度板簧的寬度b，許用應(yīng)力[σ]；首片主簧的一半長度L1t,首片主簧的厚度h1，開始接觸載荷Pk，額定載荷PN，副簧片數(shù)m，A步驟中計(jì)算得到的hAjFe，對(duì)其他各片副簧的最小一半作用長度LAjtmin，j＝2,...m，進(jìn)行設(shè)計(jì)，即D步驟：各片副簧的一半作用長度的圓整設(shè)計(jì)根據(jù)步驟B中設(shè)計(jì)得到的LA1tmin，步驟C中設(shè)計(jì)得到的LAjtmin，j＝2,...,m，對(duì)其進(jìn)行向上圓整，得到各片副簧一半作用長度的實(shí)際設(shè)計(jì)值，即LAjt,j＝1,2,...,m。本專利技術(shù)比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)由于受主副簧夾緊剛度和副簧根部最大應(yīng)力、主簧根部等效厚度、主副簧根部等效厚度計(jì)算和副簧根部等效厚度計(jì)算等關(guān)鍵問題的制約，先前一直未能給出一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法，不能滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展及對(duì)懸架彈簧所提出的更高要求。本專利技術(shù)可根據(jù)主簧各片的結(jié)構(gòu)參數(shù)、安裝夾緊間距、寬度，彈性模量，許用應(yīng)力、主副簧復(fù)合夾緊剛度、首片主簧的一半夾緊長度、開始接觸載荷Pk和額定載荷PN，對(duì)一級(jí)漸變剛度板簧的副簧各片厚度和長度進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過ANSYS仿真和試驗(yàn)測試可知，表明本專利技術(shù)所提供的一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法是正確的，該方法可得到可靠的副簧厚度和片數(shù)設(shè)計(jì)值，為一級(jí)漸變剛度板簧設(shè)計(jì)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，確保副簧滿足復(fù)合夾緊剛度、應(yīng)力強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求。利用該方法可提高一級(jí)漸變剛度板簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量、性能和可靠性及車輛行駛安全性；同時(shí)，還可節(jié)省設(shè)計(jì)和試驗(yàn)測試費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。附圖說明為了更好地理本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法，其中，各片板簧為以中心穿裝孔對(duì)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；通過主簧和副簧的初始切線弧高及漸變間隙，確保滿足懸架偏頻特性和主簧應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，即非等漸變偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧；根據(jù)各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、安裝夾緊間距、寬度，彈性模量，許用應(yīng)力、主副簧復(fù)合夾緊剛度、首片主簧的一半夾緊長度、開始接觸載荷P

【技術(shù)特征摘要】
1.一級(jí)漸變剛度板簧的各片副簧厚度和長度的設(shè)計(jì)方法，其中，各片板簧為以中心穿裝孔對(duì)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；通過主簧和副簧的初始切線弧高及漸變間隙，確保滿足懸架偏頻特性和主簧應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，即非等漸變偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧；根據(jù)各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、安裝夾緊間距、寬度，彈性模量，許用應(yīng)力、主副簧復(fù)合夾緊剛度、首片主簧的一半夾緊長度、開始接觸載荷Pk和額定載荷PN，對(duì)一級(jí)漸變剛度板簧的副簧片數(shù)、各片厚度和長度進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)步驟如下：(1)基于主副簧夾緊復(fù)合剛度的主副簧根部等效厚度HMAe的確定根據(jù)一級(jí)漸變剛度板簧的寬度b，安裝夾緊間距的一半長度L0，彈性模量E；主簧片數(shù)n，首片主簧的一半夾緊長度L1；主副簧夾緊剛度KMA，預(yù)取副簧片數(shù)m，主副簧總片數(shù)N＝n+m，取末片副簧的一半夾緊長度LN＝3L0-L0/2，末片副簧的端點(diǎn)與首片主簧端點(diǎn)之間的距離ΔLN＝L1-LN，取主副簧的等效單片等應(yīng)力板簧的拋物線段厚度比βMA＝0.4～0.5，對(duì)主副簧根部等效厚度HMAe進(jìn)行確定，即(2)一級(jí)漸變剛度板簧的副簧根部等效厚度HAe的設(shè)計(jì)：根據(jù)主簧片數(shù)n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,..,n；步驟(1)計(jì)算得到的HMAe，對(duì)一級(jí)漸變剛度板簧的副簧根等效部厚度HAe進(jìn)行設(shè)計(jì)，即(3)一級(jí)漸變剛度板簧的副簧最大許用厚度[hA]和最少片數(shù)mmin的確定：I步驟：副簧最大許用厚度[hA]的確定根據(jù)一級(jí)漸變剛度板簧的寬度b，許用應(yīng)力[σ]；首片主簧的一半夾緊長度L1，開始接觸載荷Pk，額定載荷PN，步驟(2)中計(jì)算得到的HMAe，對(duì)副簧最大許用厚度[hA]進(jìn)行確定，即II步驟：副簧最少片數(shù)mmin的確定根據(jù)步驟(2)中計(jì)算得到的HAe，I步驟中所確定的[hA]，對(duì)副簧最少片數(shù)mmin進(jìn)行確定，即(4)一級(jí)漸變剛度板簧的副簧片數(shù)m及各片厚度hAj的設(shè)計(jì)：根據(jù)步驟(2)中設(shè)計(jì)得到的HAe，步驟(3)的I步驟中確定的[hA]和mmin，向上圓整mmin...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王炳超，周長城，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：王炳超，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37