高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高的設計方法技術

本發明專利技術涉及高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高的設計方法，屬于車輛懸架鋼板彈簧技術領域。本發明專利技術可根據各片主簧和副簧的結構參數、彈性模量、接觸載荷、空載載荷、額定載荷及其剩余切線弧高設計要求值，對高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高進行設計。通過仿真和樣機試驗可知，本發明專利技術所提供的高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高的設計方法是正確的，為高強度兩級漸變剛度板簧設計及CAD軟件開發奠定了可靠的技術基礎。利用該方法可得到準確可靠的主簧初始切線弧高設計值，確保滿足接觸載荷、漸變剛度的設計要求，提高產品的設計水平、質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，加快產品開發速度。

【技術實現步驟摘要】
高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高的設計方法
本專利技術涉及車輛懸架板簧，特別是高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高的設計方法。
技術介紹
為了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，隨著高強度鋼板材料的出現，可采用高強度兩級漸變剛度板簧，其中，主簧初始切線弧高為HgM0設計值不僅影響，不僅影響主副簧間隙、接觸載荷、主簧應力、漸變夾緊剛度、懸架偏頻、在額定載荷下的剩余切線弧高及車輛行駛平順性和安全性，而且還影響第一級和第二級副簧的初始切線弧高的設計。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，因此，高強度兩級漸變剛度板簧的撓度計算非常復雜，不僅與主簧和一級副簧及二級副簧的結構參數有關，而且還與各次接觸載荷有關，據所查資料可知，先前國內外一直未給出高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高的設計方法。隨著車輛行駛速度及其對平順性要求的不斷提高，對車輛等偏頻兩級漸變剛度板簧懸架系統設計提出了更高要求，因此，必須建立一種精確、可靠的高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高的設計方法，以滿足車輛行業快速發展、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要求，提高產品設計水平、產品質量和性能及車輛行駛平順性；同時，降低設計及試驗費用，加快產品開發速度。
技術實現思路
針對上述現有技術中存在的缺陷，本專利技術所要解決的技術問題是提供一種簡便、可靠的高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高的設計方法，設計流程圖，如圖1所示。等偏頻兩級漸變剛度板簧采用高強度鋼板，寬度為b，彈性模量為E，各片板簧為以中心穿裝孔對稱的結構，其安裝夾緊距的一半L0為騎馬螺栓夾緊距的一半L0；高強度等偏頻兩級漸變剛度板簧的一半對稱結構如圖2所示，由主簧1、第一級副簧2和第二級副簧3構成，其中，主簧1的片數為n，主簧各片的厚度為hi，一半作用長度分別為LiT，一半夾緊長度分別為Li＝LiT-L0/2，i＝1,2,…,n，主簧夾緊剛度為KM。第一級副簧2的片數為m1，第一級副簧各片的厚度為hA1j，一半作用長度為LA1jT，一半夾緊長度為LA1j＝LAjT-L0/2，j＝1,2,…,m1。主簧與第一級副簧的復合夾緊剛度為KMA1，末片主簧的下表面與第一副簧首片的上表面之間的設置有第一級漸變間隙δMA1。第二級副簧3的片數為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。主副簧的總復合夾緊剛度為KMA2，第一級副簧末片下表面與第二副簧首片上表面之間的設置有第二級漸變間隙δMA2。當載荷達到第1次開始起作用載荷Pk1時，在騎馬螺栓夾緊距外側，末片主簧下表面與第一級副簧首片上表面開始接觸，懸架夾緊剛度為主簧與第一級副簧的第一級漸變復合夾緊剛度；當載荷達到第1次開始起作用載荷Pk2時，末片主簧下表面與第一級副簧首片上表面完全接觸，懸架夾緊剛度為主簧和第一級副簧的復合夾緊剛度；當載荷達到第2次完全起作用載荷Pw2時，主簧和第一級副簧與第二級副簧完全接觸，懸架夾緊剛度為主副簧的總復合夾緊剛度。當載荷在[Pk1,Pw2]范圍內變化時，等偏頻兩級漸變剛度板簧的第一級和第二級漸變復合夾緊剛度KkwP1和KkwP2隨載荷而變化，從而滿足在不同載荷下的懸架偏頻保持不變的設計要求。根據各片板簧的結構參數、彈性模量、接觸載荷、空載載荷、額定載荷及在額定載荷下的剩余切線弧高設計要求值，對高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高進行設計。為解決上述技術問題，本專利技術所提供的高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高的設計方法，其特征在于采用以下設計步驟：(1)高強度兩級漸變剛度板簧的不同片數l重疊段的等效厚度hle的計算：根據主簧的片數n,主簧各片的厚度hi，i＝1,2,...,n；第一級副簧的片數m1，第一級副簧各片的厚度hA1j,j＝1,2,...,m1；第二級副簧片數m2,第二級副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,...,m2；主簧與第一級副簧的片數之和N1＝n+m1，主副簧的總片數N＝n+m1+m2，對高強度兩級漸變剛度板簧的不同片數l重疊段的等效厚度hle進行計算，l＝1,2,...,N，即(2)高強度兩級漸變剛度板簧的主簧夾緊剛度KM的計算：根據高強度兩級漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；主簧的片數n，主簧各片的一半夾緊長度Li，及步驟(1)中計算得到的hle，l＝i＝1,2,…,n，hne指的是當l＝n時的數值，對主簧夾緊剛度KM進行計算，即(3)高強度兩級漸變剛度板簧的主簧與第一級副簧的復合夾緊剛度KMA1的計算：根據高強度兩級漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；主簧的片數n，主簧各片的一半夾緊長度Li；第一級副簧的片數m1，第一級副簧各片的一半夾緊長度LA1j＝Ln+j，主簧與第一級副簧的片數之和N1＝n+m1，及步驟(1)中計算得到的hle，l＝1,2,…,N1，對主簧與第一級副簧的復合夾緊剛度KMA1進行計算，即(4)高強度兩級漸變剛度板簧的主副簧復合夾緊剛度KMA2的計算：根據高強度兩級漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；主簧的片數n，主簧各片的一半夾緊長度Li，i＝1,2,…,n；第一級副簧的片數m1，第一級副簧各片的一半夾緊長度LA1j＝Ln+j，j＝1,2,…,m1；第二級副簧的片數m2，第二級副簧各片的一半夾緊長度分別為LA2k＝LN1+k，k＝1,2,…,m2；主副簧的總片數N＝n+m1+m2，及步驟(1)中計算得到的hle，l＝1,2,…,N，對主副簧的總復合夾緊剛度KMA2進行計算，即(5)高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高HgM0的設計：根據空載載荷P0，第1次開始接觸載荷Pk1，第2次開始接觸載荷Pk2，第2次完全接觸載荷Pw2，額定載荷PN，在額定載荷PN下的剩余切線弧高HgMsy，步驟(2)～步驟(4)中分別計算得到的KM、KMA1和KMA2，對高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高HgM0進行設計，即本專利技術比現有技術具有的優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，因此，高強度兩級漸變剛度板簧的撓度計算非常復雜，不僅與主簧和一級副簧及二級副簧的結構參數有關，而且還與各次接觸載荷有關，據所查資料可知，先前國內外一直未給出高強度兩級漸變剛度板簧的撓度計算方法和主簧初始切線弧高的設計方法。本專利技術可根據高強度兩級漸變剛度板簧的主簧各片和副簧的結構參數、彈性模量、第1次和第2次接觸載荷、空載載荷和額定載荷及在額定載荷下的剩余切線弧高設計要求值，對高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高進行設計。通過ANSYS仿真和樣機加載變形試驗驗證可知，本專利技術所提供的高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高的設計方法是正確的，為高強度兩級漸變剛度板簧主副簧間隙設計及CAD軟件開發奠定了可靠的技術基礎。利用該方法可得到準確可靠的高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高設計值，確保滿足板簧接觸載荷、漸變剛度、懸架偏頻及車輛行駛平順性的設計要求，提高產品的設計水平、質量和性能；同時，還可降低設計和試驗費用，加快產品開發速度。附圖說明為了更好地理解本文檔來自技高網...

【技術保護點】
高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高的設計方法，其中，板簧采用高強度鋼板，各片板簧是以中心穿裝孔對稱的結構，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成，通過主簧和兩級副簧的初始切線弧高及兩級漸變間隙，滿足板簧接觸載荷、漸變剛度及懸架在漸變載荷下的偏頻保持不變的設計要求，即等偏頻型高強度兩級漸變剛度板簧；根據各片板簧的結構參數、彈性模量、接觸載荷、空載載荷、額定載荷及在額定載荷下的剩余切線弧高設計要求值，對高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高進行設計，具體設計步驟如下：(1)高強度兩級漸變剛度板簧的不同片數l重疊段的等效厚度hle的計算：根據主簧的片數n,主簧各片的厚度hi，i＝1,2,...,n；第一級副簧的片數m1，第一級副簧各片的厚度hA1j,j＝1,2,...,m1；第二級副簧片數m2,第二級副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,...,m2；主簧與第一級副簧的片數之和N1＝n+m1，主副簧的總片數N＝n+m1+m2，對高強度兩級漸變剛度板簧的不同片數l重疊段的等效厚度hle進行計算，l＝1,2,...,N，即

【技術特征摘要】
1.高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高的設計方法，其中，板簧采用高強度鋼板，各片板簧是以中心穿裝孔對稱的結構，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成，通過主簧和兩級副簧的初始切線弧高及兩級漸變間隙，滿足板簧接觸載荷、漸變剛度及懸架在漸變載荷下的偏頻保持不變的設計要求，即等偏頻型高強度兩級漸變剛度板簧；根據各片板簧的結構參數、彈性模量、接觸載荷、空載載荷、額定載荷及在額定載荷下的剩余切線弧高設計要求值，對高強度兩級漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高進行設計，具體設計步驟如下：(1)高強度兩級漸變剛度板簧的不同片數l重疊段的等效厚度hle的計算：根據主簧的片數n,主簧各片的厚度hi，i＝1,2,...,n；第一級副簧的片數m1，第一級副簧各片的厚度hA1j,j＝1,2,...,m1；第二級副簧片數m2,第二級副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,...,m2；主簧與第一級副簧的片數之和N1＝n+m1，主副簧的總片數N＝n+m1+m2，對高強度兩級漸變剛度板簧的不同片數l重疊段的等效厚度hle進行計算，l＝1,2,...,N，即(2)高強度兩級漸變剛度板簧的主簧夾緊剛度KM的計算：根據高強度兩級漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；主簧的片數n，主簧各片的一半夾緊長度Li，及步驟(1)中計算得到的hle，l＝i＝1,2,…,n，對主簧夾緊剛度KM進行計算，即(3)高強度兩級漸變剛度板簧的主簧...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王炳超，周長城，
申請(專利權)人：王炳超，
類型：發明
國別省市：山東,37