兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(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)各片板簧的厚度、板簧寬度、各級(jí)夾緊剛度，接觸載荷及最大許用應(yīng)力，在兩級(jí)漸變剛度和最大許用載荷計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過樣機(jī)的ANSYS仿真和加載撓度及應(yīng)力試驗(yàn)可知，本發(fā)明專利技術(shù)所提供的兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)方法是正確的。利用該方法可得到準(zhǔn)確可靠的最大限位撓度設(shè)計(jì)值，確保限位裝置在沖擊載荷下真正對(duì)板簧起保護(hù)作用，提高板簧設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量和可靠性及車輛行駛安全性；同時(shí)，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。

Design method for deflection deflection of two stage main spring type unequal frequency variable stiffness spring plate

The invention relates to a design method for two grade main spring type unequal bias frequency type gradual rigidity spring plate limit deflection, belonging to the technical field of suspension leaf spring. The present invention according to the sheet thickness, leaf width, leaf spring at all levels clamping stiffness, contact load and the maximum allowable stress in two graded stiffness and maximum load calculation on the basis of Xu, on the two main spring type non biased type variable stiffness spring deflection limit design. Through the ANSYS simulation of the prototype and the loading deflection and stress test, the design method of the two grade main spring type non equal frequency variable rigidity spring plate limit deflection design is correct. We can use this method to get accurate and reliable maximum limit deflection design value, ensure the limit device under impact load on the spring really played the role of protection, improve the driving safety of leaf spring design level, quality and reliability and reduce the vehicle; at the same time, the design and test of premium products, accelerate product development.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)方法
本專利技術(shù)涉及車輛懸架鋼板彈簧，特別是兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
為了進(jìn)一步提高車輛在半載情況下的行駛平順性，可將原一級(jí)漸變剛度板簧的主簧拆分為兩級(jí)主簧，即兩級(jí)主簧式漸變剛度板簧；同時(shí)，為了確保主簧的應(yīng)力強(qiáng)度，通常通過第一級(jí)主簧、第二級(jí)主簧和副簧初始切線弧高及兩級(jí)漸變間隙，使第二級(jí)主簧和副簧適當(dāng)提前承擔(dān)載荷，從而降低第一級(jí)主簧的應(yīng)力，即兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧。為了提高板簧的可靠性和使用壽命，防止板簧因受沖擊而斷裂，依據(jù)最大許用應(yīng)力及最大許用載荷所對(duì)應(yīng)的最大限位撓度，設(shè)置一限位裝置對(duì)板簧起保護(hù)作用。然而，由于受兩級(jí)漸變剛度和最大許用載荷計(jì)算的制約，兩級(jí)主簧式非等偏頻漸變剛度板簧的撓度計(jì)算非常復(fù)雜，據(jù)所查資料可知，先前一直未能給出兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)方法，大都是通過試驗(yàn)測(cè)試加以確定，因此，不能滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展及懸架彈簧現(xiàn)代化CAD設(shè)計(jì)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)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、可靠的兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)方法，為兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧設(shè)計(jì)及CAD軟件開發(fā)奠定可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展及車輛行駛平順性和安全性的要求，提高兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性和使用壽命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、可靠的兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)流程如圖1所示。兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)如圖2所示，是由第一級(jí)主簧1、第二級(jí)主簧2和副簧3組成。采用兩級(jí)主簧，并通過第一級(jí)主簧1、第二級(jí)主簧2和副簧的初始切線弧高HgM10、HgM20和HgA0，在第一級(jí)主簧1與第二級(jí)主簧2和第二級(jí)主簧2與副簧3之間設(shè)有兩級(jí)漸變間隙δM12和δMA，以提高半載情況下的車輛行駛平順性。為了確保滿足第一級(jí)主簧1應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，第二級(jí)主簧2和副簧3適當(dāng)提前承擔(dān)載荷，懸架漸變載荷偏頻不相等，即兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧。依據(jù)最大許用應(yīng)力及最大許用載荷所對(duì)應(yīng)的最大限位撓度，設(shè)置一限位裝置對(duì)板簧起保護(hù)作用，防止因?yàn)槭軟_擊而斷裂，提高板簧可靠性和使用壽命。漸變剛度板簧的一半總跨度等于首片主簧的一半作用長度L11T，騎馬螺栓夾緊距的一半為L0，寬度為b，彈性模量為E。第一級(jí)主簧1的片數(shù)為n1，第一級(jí)主簧各片的厚度為h1i，一半作用長度為L1iT，一半夾緊長度L1i＝L1iT-L0/2，i＝1,2,…,n1。第二級(jí)主簧2的片數(shù)為n2，第二級(jí)主簧各片的厚度為h2j，一半作用長度為L2jT，一半夾緊長度L2j＝L2jT-L0/2，j＝1,2,…,n2。副簧3的片數(shù)為m，各片副簧的厚度為hAk，一半作用長度為LAkT，一半夾緊長度LAk＝LAkT-L0/2，k＝1,2,…,m。根據(jù)各片板簧的厚度、板簧寬度、各級(jí)夾緊剛度，接觸載荷及最大許用應(yīng)力，在兩級(jí)漸變剛度和最大許用載荷計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度進(jìn)行設(shè)計(jì)。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)所提供的兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用以下設(shè)計(jì)步驟：(1)各級(jí)板簧的根部重疊部分等效厚度hM1e、hM2e、hMAe的計(jì)算：根據(jù)第一級(jí)主簧的片數(shù)n1,第一級(jí)主簧各片的厚度h1i，i＝1,2,…,n1；第二級(jí)主簧的片數(shù)n2，第二級(jí)主簧各片的厚度h2j，j＝1,2,…,n2；副簧片數(shù)m,副簧各片的厚度hAk，k＝1,2,…,m；對(duì)第一級(jí)主簧的根部重疊部分等效厚度hM1e、第一級(jí)主簧與第二級(jí)主簧的根部重疊部分等效厚度hM2、及主副簧的根部重疊部分等效厚度hMAe的進(jìn)行計(jì)算，即：(2)兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的最大許用載荷Pmax的確定：A步驟：第一級(jí)主簧的最大厚度板簧的厚度hM1max的確定：根據(jù)第一級(jí)主簧片數(shù)n1，第一級(jí)主簧各片的厚度h1i，i＝1，2,...,n1，確定第一級(jí)主簧的最大厚度板簧的厚度h1max，即h1max＝max(h1i)；B步驟：最大許用載荷Pmax的計(jì)算根據(jù)兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的寬度b，最大許用應(yīng)力[σ]，第一級(jí)主簧首片的一半夾緊長度L11，第1次開始接觸載荷Pk1，第2次開始接觸載荷Pk2，步驟(1)中計(jì)算得到的hM1e、hM2e和hMAe，A步驟中所確定的h1max，對(duì)兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的最大許用載荷Pmax進(jìn)行計(jì)算，即(3)兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的兩級(jí)漸變夾緊剛度KkwP1和KkwP2計(jì)算：A步驟：第一級(jí)漸變復(fù)合夾緊剛度KkwP1的計(jì)算根據(jù)第1次開始接觸載荷Pk1，第2次開始接觸載荷Pk2，第一級(jí)主簧的夾緊剛度KM1，第一級(jí)和第二級(jí)主簧的復(fù)合夾緊剛度KM2，對(duì)載荷P在[Pk1,Pk2]范圍時(shí)的第一級(jí)漸變復(fù)合夾緊剛度KkwP1進(jìn)行計(jì)算，即B步驟：第二級(jí)漸變復(fù)合夾緊剛度KkwP2的計(jì)算根據(jù)第2次開始接觸載荷Pk2，第2次完全接觸載荷Pw2，第一級(jí)和第二級(jí)主簧的復(fù)合夾緊剛度KM2，主副簧的總復(fù)合夾緊剛度KMA，對(duì)載荷P在[Pk2,Pw2]范圍時(shí)的第二級(jí)漸變復(fù)合夾緊剛度KkwP2進(jìn)行計(jì)算，即(4)兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的最大限位撓度fMmax的設(shè)計(jì)：根據(jù)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，第一級(jí)主簧夾緊剛度KM1，主副簧的總復(fù)合夾緊剛度KMA；步驟(2)中計(jì)算得到的Pmax，及步驟(3)中計(jì)算得到的KkwP1和KkwP2，對(duì)兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的最大限位撓度fMmax進(jìn)行設(shè)計(jì)，即本專利技術(shù)比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)由于兩級(jí)主簧式非等偏頻漸變剛度板簧的撓度計(jì)算非常復(fù)雜，且受兩級(jí)漸變剛度和最大許用載荷計(jì)算的制約，先前一直未能給出兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)方法，大都是通過試驗(yàn)測(cè)試進(jìn)行確定，因此，不能滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展及懸架彈簧現(xiàn)代化CAD設(shè)計(jì)要求。本專利技術(shù)可根據(jù)各片板簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量、各級(jí)夾緊剛度，各次接觸載荷及最大許用應(yīng)力，在兩級(jí)漸變剛度和最大許用載荷計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)該兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過樣機(jī)的ANSYS仿真和加載撓度及應(yīng)力試驗(yàn)測(cè)試可知，本專利技術(shù)所提供的兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)方法是正確的，為兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧設(shè)計(jì)及CAD軟件開發(fā)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法可得到可靠最大限位撓度設(shè)計(jì)值，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、可靠性和使用壽命及車輛行駛平順性和安全性；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)和試驗(yàn)費(fèi)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(jìn)一步的說明。圖1是兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)流程圖；圖2是兩級(jí)主簧式非等偏頻漸變剛度板簧的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實(shí)施例的兩級(jí)主簧式非等偏頻漸變剛度板簧的夾緊剛度KP隨載荷P的變化曲線。具體實(shí)施方案下面通過實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例：某高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度鋼板彈簧，參本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)方法，其中，各片板簧為以中心栓孔為中心的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，安裝夾緊距的一半為騎馬螺栓夾緊距的一半；將主簧設(shè)計(jì)為兩級(jí)主簧，通過兩級(jí)主簧和副簧的初始切線弧高及兩級(jí)漸變間隙，提高半載情況下的車輛行駛平順性；同時(shí)，為了滿足第一級(jí)主簧應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，第二級(jí)主簧和副簧適當(dāng)提前承擔(dān)載荷，懸架在漸變載荷時(shí)的偏頻不相等，即兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧；依據(jù)最大許用應(yīng)力及最大許用載荷所對(duì)應(yīng)的最大限位撓度，設(shè)置一限位裝置，對(duì)板簧起保護(hù)作用，防止因?yàn)槭軟_擊而斷裂，提高板簧可靠性和使用壽命；根據(jù)各片板簧的厚度、板簧寬度、各級(jí)夾緊剛度，接觸載荷及最大許用應(yīng)力，在兩級(jí)漸變剛度和最大許用載荷計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)步驟如下：(1)各級(jí)板簧的根部重疊部分等效厚度h

【技術(shù)特征摘要】
1.兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度的設(shè)計(jì)方法，其中，各片板簧為以中心栓孔為中心的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，安裝夾緊距的一半為騎馬螺栓夾緊距的一半；將主簧設(shè)計(jì)為兩級(jí)主簧，通過兩級(jí)主簧和副簧的初始切線弧高及兩級(jí)漸變間隙，提高半載情況下的車輛行駛平順性；同時(shí)，為了滿足第一級(jí)主簧應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，第二級(jí)主簧和副簧適當(dāng)提前承擔(dān)載荷，懸架在漸變載荷時(shí)的偏頻不相等，即兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧；依據(jù)最大許用應(yīng)力及最大許用載荷所對(duì)應(yīng)的最大限位撓度，設(shè)置一限位裝置，對(duì)板簧起保護(hù)作用，防止因?yàn)槭軟_擊而斷裂，提高板簧可靠性和使用壽命；根據(jù)各片板簧的厚度、板簧寬度、各級(jí)夾緊剛度，接觸載荷及最大許用應(yīng)力，在兩級(jí)漸變剛度和最大許用載荷計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧限位撓度進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)步驟如下：(1)各級(jí)板簧的根部重疊部分等效厚度hM1e、hM2e、hMAe的計(jì)算：根據(jù)第一級(jí)主簧的片數(shù)n1,第一級(jí)主簧各片的厚度h1i，i＝1,2,…,n1；第二級(jí)主簧的片數(shù)n2，第二級(jí)主簧各片的厚度h2j，j＝1,2,…,n2；副簧片數(shù)m,副簧各片的厚度hAk，k＝1,2,…,m；對(duì)第一級(jí)主簧的根部重疊部分等效厚度hM1e、第一級(jí)主簧與第二級(jí)主簧的根部重疊部分等效厚度hM2、及主副簧的根部重疊部分等效厚度hMAe的進(jìn)行計(jì)算，即：(2)兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的最大許用載荷Pmax的確定：A步驟：第一級(jí)主簧的最大厚度板簧的厚度hM1max的確定：根據(jù)第一級(jí)主簧片數(shù)n1，第一級(jí)主簧各片的厚度h1i，i＝1，2,...,n1，確定第一級(jí)主簧的最大厚度板簧的厚度h1max，即h1max＝max(h1i)；B步驟：最大許用載荷Pmax的計(jì)算根據(jù)兩級(jí)主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的寬度b，最大許用應(yīng)力[σ]，第一級(jí)主簧首片的一半夾緊長度L11，第1次開始接...

【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