端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷驗算方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷驗算方法，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)端部平直段非等構(gòu)的各片拋物線型變截面主簧的結(jié)構(gòu)尺寸、彈性模量，首先對各片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)、一半剛度，及第N片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx?CD進(jìn)行計算；最后，根據(jù)各片主簧的根部平直段的厚度、一半剛度、主副簧間隙設(shè)計值、第N片主簧的Gx?CD，對副簧起作用載荷進(jìn)行驗算。通過變形仿真驗證可知，利用方法可對端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的驗算，從而提高產(chǎn)品設(shè)計水平和性能，提高車輛平順性；同時，降低設(shè)計及試驗費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及車輛懸架鋼板彈簧，特別是端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷驗算方法。
技術(shù)介紹
為了滿足在不同載荷下的車輛懸架變剛度設(shè)計要求，通常將少片變截面鋼板彈簧設(shè)計為主、副簧，其中，主簧與副簧相接觸點(diǎn)之間設(shè)計有一定的主副簧間隙，確保當(dāng)大于副簧起作用載荷之后，主、副簧共同工作。由于少片變截面主簧的第1片其受力復(fù)雜，不僅承受垂向載荷，同時還承受扭轉(zhuǎn)載荷和縱向載荷，因此，實際所設(shè)計的第1片鋼板彈簧的端部厚度，通常比其他各片的要偏厚一些，即大都采用端部非等構(gòu)的少片變截面鋼板彈簧；同時為了滿足主副簧不同復(fù)合剛度的設(shè)計要求，通常采用不同長度的副簧，即主簧與副簧的接觸位置也不同，因此，可分為端部平直段接觸式和拋物線段接觸式,即端部接觸式和非端部接觸式兩種。當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷時，主副簧共同起作用，因此，副簧起作用載荷的大小，對車輛行駛平順性具有重要影響。然而，由于端部非等構(gòu)的少片拋物線型變截面鋼板彈簧在任意位置處的變形計算非常復(fù)雜，因此，先前一直未能給出端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的副簧起作用載荷的可靠驗算方法。盡管先前曾有人給出了少片變截面鋼板彈簧的設(shè)計和計算方法，例如，彭莫，高軍曾在《汽車工程》，1992年(第14卷)第3期，提出了變斷面鋼板彈簧的設(shè)計和計算方法，主要是針對端部等構(gòu)的少片拋物型變截面鋼板彈簧進(jìn)行設(shè)計和計算，其不足之處是不能滿足端部非等構(gòu)的少片拋物線型變截面鋼板彈簧設(shè)計和計算的要求，更不能滿足端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的副簧起作用載荷驗算的要求。因此，必須建立一種精確、可靠的端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷的驗算方法，滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展及對少片拋物線型變截面主副鋼板彈簧精確設(shè)計和副簧起作用載荷驗算的要求，提高少片拋物線型變截面主副彈簧的設(shè)計水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能，確保副簧起作用載荷的設(shè)計要求，提高車輛行駛平順性；同時，降低設(shè)計及試驗費(fèi)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、可靠的端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷驗算方法，具體驗算流程圖，如圖1所示。少片拋物線型變截面主副簧為對稱結(jié)構(gòu)，彈簧的一半對稱結(jié)構(gòu)可看作為變截面懸臂梁，即將對稱中心線看作為一半彈簧的根部固定端，將彈簧端部受力點(diǎn)看作為端點(diǎn)。端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的一半對稱結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，其中包括，主簧1，根部墊片2，副簧3，端部墊片4。主簧1各片的一半長度為LM，是由根部平直段、拋物線段和端部平直段三段所構(gòu)成，每片根部平直段的厚度為h2，安裝間距的一半為l3；主簧1各片的端部平直段非等構(gòu)，即第1片的端部平直段的厚度和長度，大于其他各片的厚度和長度，各片端部平直段的厚度和長度分別為h1i和l1i，i＝1,2,…,m，m為少片變截面主簧的片數(shù)，其取值范圍為2～4；中間變截面為拋物線段，各片拋物線段的厚度比βi，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離為l2M＝LM-l3。主簧1各片的根部平直段之間及與副簧3的根部平直段之間設(shè)有根部墊片2，主簧1的端部平直段之間設(shè)有端部墊片4，端部墊片的材料為碳纖維復(fù)合材料，以降低彈簧工作所產(chǎn)生的摩擦噪聲。副簧3的一半長度為LA，即副簧端部觸點(diǎn)到主簧端點(diǎn)的水平距離為l0＝LM-LA，在第m片主簧的端部平直段與副簧3的端部觸點(diǎn)之間設(shè)有一定的主、副簧間隙δ，以滿足副簧起作用載荷的設(shè)計要。在主簧的各片結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料特性參數(shù)、副簧長度、主副簧間隙給定情況下，對端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷進(jìn)行驗算。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)所提供的端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷驗算方法，其特征在于采用以下驗算步驟：(1)各片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Di計算：根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度LM，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半l3，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M＝LM-l3，第i片主簧的拋物線段的厚度比βi，其中，i＝1,2,…,m，m為主簧片數(shù)，對各片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Di進(jìn)行計算，即 G x - D i = 4 [ l 2 M 3 ( 1 - β i 3 ) + L M 3 ] E b , i = 1 , 2 , ... , m ; ]]>(2)第m片拋物線型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-CD計算：根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度LM，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半l3，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M＝LM-l3，第m片主簧的拋物線段的厚度比βm，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)之間的水平距離l0，對第m片拋物線型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-CD進(jìn)行計算，即 G x - C D = 4 L M 3 - 6 l 0 L M 2 - 4 l 2 M 3 + 6 l 0 l本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷驗算方法，其中，少片拋物線型變截面主簧的一半對稱結(jié)構(gòu)由根部平直段、拋物線段、端部平直段三段構(gòu)成，各片主簧的端部平直段非同構(gòu)，即第1片主簧的端部平直段的厚度和長度，大于其他各片的厚度和長度；副簧長度小于主簧長度，在主簧端部平直段與副簧觸點(diǎn)之間設(shè)有一定的主副簧間隙，當(dāng)載荷達(dá)到副簧起作用載荷時，副簧觸點(diǎn)與主簧部平直段某點(diǎn)相接觸；在主簧的各片結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料特性參數(shù)、副簧長度、主副簧間隙給定情況下，對端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷進(jìn)行驗算，具體驗算步驟如下：(1)各片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx?Di計算：根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度LM，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半l3，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M＝LM?l3，第i片主簧的拋物線段的厚度比βi，其中，i＝1,2,…,m，m為主簧片數(shù)，對各片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx?Di進(jìn)行計算，即Gx-Di=4[l2M3(1-βi3)+LM3]Eb,i=1,2,...,m;]]>(2)第m片拋物線型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx?CD計算：根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度LM，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半l3，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M＝LM?l3，第m片主簧的拋物線段的厚度比βm，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)之間的水平距離l0，對第m片拋物線型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx?CD進(jìn)行計算，即Gx-CD=4LM3-6l0LM2-4l2M3+6l0l2M2Eb+2(l0-l2Mβm2)2(2l2Mβm2+l0)Ebβm3-8l2M2(βm-1)(l2M-3l0+l2Mβm2+l2Mβm)Eb;]]>(3)各片拋物線型變截面主簧的一半剛度KMi計算：根據(jù)拋物線型變截面主簧的根部平直段的厚度h2M，及步驟(1)中計算得到的Gx?Di，對各片拋物線型變截面主簧的一半剛度KMi進(jìn)行計算，即KMi=h2M3Gx-Di,i=1,2,...,m;]]>(4)端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷PK驗算：根據(jù)拋物線型變截面主簧的根部平直段的厚度h2M，主副簧間隙δ，步驟(3)中計算所得到的KMi，步驟(2)中計算所得到的Gx?CD，對端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷PK進(jìn)行驗算，即PK=2δh2M3Σi=1mKMiGx-CDKMm;]]>式中，KMm為第m片主簧的一半剛度。...

【技術(shù)特征摘要】
1.端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載荷驗算方法，其中，少片拋物線型變截面
主簧的一半對稱結(jié)構(gòu)由根部平直段、拋物線段、端部平直段三段構(gòu)成，各片主簧的端部平直
段非同構(gòu)，即第1片主簧的端部平直段的厚度和長度，大于其他各片的厚度和長度；副簧長
度小于主簧長度，在主簧端部平直段與副簧觸點(diǎn)之間設(shè)有一定的主副簧間隙，當(dāng)載荷達(dá)到副
簧起作用載荷時，副簧觸點(diǎn)與主簧部平直段某點(diǎn)相接觸；在主簧的各片結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料特性
參數(shù)、副簧長度、主副簧間隙給定情況下，對端部接觸式少片變截面主副簧的副簧起作用載
荷進(jìn)行驗算，具體驗算步驟如下：
(1)各片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Di計算：
根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度LM，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半l3，拋物線
段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M＝LM-l3，第i片主簧的拋物線段的厚度比βi，其中，i＝1,2,…,
m，m為主簧片數(shù)，對各片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Di進(jìn)行計算，即
G x - D i = 4 [ l 2 M 3 ( 1 - β i 3 ) + L M 3 ] E b , i = 1 , 2 , ... , m ; ]]>(2)第m片拋物線型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-CD計算：
根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度LM，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半l3，拋物線
段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M＝LM-l3，第m片主簧的拋物線段的厚度比βm，副簧觸點(diǎn)與主
簧端點(diǎn)之間的水平距離l0，對第m片拋物線型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變
形系數(shù)Gx-CD進(jìn)行計算，即
G x - C D = 4 L M 3 - 6 l 0 L M 2 - 4 l 2 M 3 + 6 l 0 l 2 M 2 E b + 2 ( l 0 - l 2 M β m 2 ) 2 ( 2 l ...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周長城，王炳超，趙雷雷，于曰偉，王鳳娟，許祥利，邵明磊，
申請(專利權(quán))人：周長城，王炳超，
類型：發(fā)明
國別省市：山東;37