[发明专利]非端部接触式少片斜线型主副簧各片强度的校核方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是非端部接触式少片斜线型主副簧各片强度的校核方法。

背景技术

少片变截面钢板弹簧与多片叠加钢板弹簧相比，具体节省材料、减轻簧下质量、提高车辆平顺性和运输效率等优点，引起了国内外车辆专家的高度重视，并且在国外已进行了广泛的推广和应用。对于少片变截面钢板弹簧，为了满足变刚度的要求，通常将其设计为主副簧，并通过主副簧间隙，确保在大于副簧起作用载荷之后，主副簧接触而一起工作，满足车辆悬架在不同载荷情况下对钢板弹簧刚度和应力强度的设计要求。由于第1片主簧的受力复杂，不仅承受垂向载荷，同时还承受扭转载荷和纵向载荷，因此，实际所设计的第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，通常大于他各片主簧的端部平直段的厚度和长度，即在实际设计和生产中，大都采用端部非等构的少片变截面主副簧。少片变截面钢板弹簧主要有两种类型，一种是抛物线型，另外一种是斜线型，其中，抛物线型的应力为等应力，其所受应力比斜线型的更加合理。然而，由于抛物线型变截面的加工工艺复杂，需要复杂、昂贵的加工设备，而斜线型的加工工艺简单，需要简单的设备便可加工，因此，在满足刚度和应力强度设计要求前提下，可采用斜线型的变截面钢板弹簧。少片斜线型变截面主副簧，可采用不同的副簧长度以满足不同复合刚度和应力强度的设计要求，因此，根据副簧的长度不同即主副的不同接触位置，可将少片斜线型变截面主副簧分为端部接触式和非端部接触式两种。对于所设计的非端部接触式少片斜线型变截面主副簧，其复合刚度应满足车辆平顺性的设计要求，而强度应该满足悬架弹簧的使用寿命和安全性要求，由于非端部接触式少片斜线型变截面主副钢板弹簧的主簧长度与副簧长度不相等、各片主簧的端部平直段非等构，且主副簧接触之后，主簧和副簧的变形和内力存有耦合，因此，非端部接触式少片斜线型变截面主副簧的各片主簧和副簧的最大应力计算非常复杂，先前一直未能给出简便、准确、可靠的非端部接触式少片斜线型变截面主副簧各片强度的校核方法。因此，必须建立一种精确、可靠的非端部接触式少片斜线型变截面主副簧各片强度的校核方法，满足车辆行业快速发展及对悬架钢板弹簧精确设计的要求，提高非端部接触式少片斜线型变截面主副簧的设计水平、产品质量和使用寿命；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、可靠的非端部接触式少片斜线型主副簧各片强度的校核方法，其校核流程图，如图1所示。非端部接触式少片斜线型变截面主副簧的一半为对称结构，可以将主副簧的一半对称结构看作悬臂梁，即将对称中心线看作悬臂梁的根部固定端，将主簧端部受力点和副簧端部触点，分别看作主簧端点和副簧端点，其一半对称结构示意图，如图2所示，包括：主簧1，根部垫片2，副簧3，端部垫片4，主簧1和副簧3的各片斜线型变截面钢板弹簧是由根部平直段、斜线段、端部平直段三段构成；主簧1的各片根部平直段之间及副簧3的各片根部平直段之间设置有根部垫片2，主簧1的各片端部平直段之间设置有端部垫片4，端部垫片4的材料为碳纤维复合材料，以防止工作时产生摩擦噪声。各片主簧的根部平直段的厚度为h_2M，宽度为b，一半长度为L_M，安装间距的一半l₃，斜线段的根部到主簧端点的水平距离为l_2M＝L_M－l₃；各片主簧的端部平直段非等构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度；各片主簧的端部平直段的厚度和长度分别为h_1i和l_1i，主簧斜线段的厚度比为β_i＝h_1i/h_2M，i＝1,2,…,m，m为主簧的片数。各片副簧的根部平直段的厚度为h_2A，宽度为b，一半长度为L_A，安装间距的一半l₃，副簧斜线段的根部到副簧端点的水平距离l_2A＝L_A-l₃，各片副簧的端部平直段的厚度和长度分别为h_A1j和l_A1j，各片副簧斜线段的厚度比为β_Aj＝h_A1j/h_2A，j＝1,2,…,n，n为副簧片数。副簧的一半长度L_A小于主簧的一半长度L_M，副簧触点与主簧端点之间的水平距为l₀＝L_M－L_A，副簧触点与主簧斜线段之间设置有一定的主副簧间隙δ，当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧端点与主簧斜线段内某点相接触。当主副簧接触之后，主副簧的各片端点力不相等，且与副簧相接触的第m片主簧除了受端点力之外，还在主副接触点处受副簧触点支撑力的作用。在主副簧的各片结构参数、弹性模量、许用应力、最大载荷及副簧起作用载荷给定情况下，对非端部接触式少片斜线型主副簧的各片主簧和副簧的应力强度进行校核。