[发明专利]端部接触式少片端部加强型副簧根部厚度的设计方法

权利要求书

1.端部接触式少片端部加强型副簧根部厚度的设计方法，其中，端部接触式少片端部加强型主副簧的一半对称结构由根部平直段、抛物线段、斜线段和端部平直段4段构成，斜线段对变截面主簧端部起加强作用；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，以满足第1片主簧复杂受力的要求；副簧触点与主簧端部平直段之间设有一定的主副簧间隙，以满足副簧起作用载荷的设计要求；副簧长度小于主簧长度，当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧触点与主簧在端部平直段内某点相接触，以满足主副簧复合刚度的设计要求；在各片主簧的结构参数、副簧的长度和片数、弹性模量及主副簧复合刚度设计要求值给定情况下，对端部接触式少片端部加强型主副簧的各片副簧根部平直段厚度进行设计，具体设计步骤如下：

(1)端点受力情况下的各片端部加强型变截面主簧的端点变形系数G_x-Ei计算：

根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度L_M，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段的厚度比β_i，斜线段的厚度比γ_Mi，斜线段的根部到主簧端点的距离l_1Mpi，斜线段的端部到主簧端点的距离l_1Mi，i＝1,2,…,m，对端点受力情况下的各片主簧的端点变形系数G_x-Ei进行计算，即

Gx-Ei=4(LM3-l2M3)Eb-8l2M3/2(l1Mpi3/2-l2M3/2)Eb+4l1Mi3EbγMi3βi3+6Δl(4l1Mi2γMi-l1Mi2-3l1Mi2γMi2+3l1Mpi2γMi2-4l1Mpi2γMi3)EbγMi2βi3(γMi-1)3-6Δl(-l1Mpi2γMi4-2l1Mil1MpiγMi+2l1Mi2γMi2lnγMi+2l1Mpi2γMi2lnγMi+2l1Mil1MpiγMi3-4l1Mil1MpiγMi2lnγMi)EbγMi2βi3(γMi-1)3;]]>

(2)端点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DE计算：

根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度L_M，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，斜线段的根部到主簧端点的距离l_1Mpm，斜线段的端部到主簧端点的距离l_1Mm，斜线段的厚度比γ_Mm；副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，对端点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DE进行计算，即

Gx-DE=4LM3-6l0LM2-4l2M3+6l0l2M2Eb-8l2M3/2(l1Mpm1/2-l2M1/2)(l1Mpm+l2M-3l0+l1Mpm1/2l2M1/2)Eb+2(l1Mm-l0)2(2l1Mm+l0)EbγMm3βm3+6Δl(4l1Mm2γMm-l1Mm2-3l1Mm2γMm2-4l1Mpm2γMm3-2l1Mml1MpmγMm)EbγMm2βm3(γMm-1)3+6Δl(3l1Mpm2γMm2+l1Mpm2γMm4+2l1Mm2γMm2lnγMm+2l1Mpm2γMm2lnγMm+2l1Mml1MpmγMm3)EbγMm2βm3(γMm-1)3-24l1Mml1MpmΔlγMm2lnγMmEbγMm2βm3(γMm-1)3-6l0Δl(l1MpmγMm+l1Mm)EbγMm2βm3;]]>

(3)主副簧接触点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧的端点变形系数G_x-Ezm计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度L_M，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，斜线段的根部到主簧端点的距离l_1Mpm，斜线段的端部到主簧端点的距离l_1Mm，斜线段的厚度比γ_Mm；副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，对主副簧接触点处受力情况下的第m片主簧在端点位置处的变形系数G_x-Ezm进行计算，即

Gx-Ezm=4LM3-6l0LM2-4l2M3+6l0l2M2Eb-8l2M3/2(l1Mpm1/2-l2M1/2)(l1Mpm+l2M-3l0+l1Mpm1/2l2M1/2)Eb+2(l1Mm-l0)2(2l1Mm+l0)EbγMm3βm3+]]>

6Δl(4l1Mm2γMm-l1Mm2-3l1Mm2γMm2+3l1Mpm2γMm2-4l1Mpm2γMm3+l1Mpm2γMm4-2l1Mml1MpmγMm)EbγMm2βm3(γMm-1)3+6Δl(2l1Mm2γMm2lnγMm+2l1Mpm2γMm2lnγMm+2l1Mml1MpmγMm3-4l1Mml1MpmγMm2lnγMm)EbγMm2βm3(γMm-1)3-6l0Δl(l1MpmγMm+l1Mm)EbγMm2βm3;]]>

(4)主副簧接触点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DEz的计算：

根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度L_M，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，斜线段的根部到主簧端点的距离l_1Mpm，斜线段的端部到主簧端点的距离l_1Mm，斜线段的厚度比γ_Mm；副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，对主副簧接触点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DEz进行计算，即

Gx-DEz=12l2M3/2(6l02l2M1/2+12l0l1Mpml2M1/2-2l2M1/2l1Mpm2-6l1Mpm1/2l02-12l1Mpm1/2l0l2M+2l1Mpm1/2l2M2)3l1Mpm1/2l2M1/2Eb+4(l0-l1Mm)3Ebβm3γMm3+4(LM-l2M)(LM2-3LMl0+LMl2M+3l02-3l0l2M+l2M2)Eb-6Δl(2l02γMm-l1Mm2-l02-2l02γMm3)EbγMm2βm3(γMm-1)3+6Δl(4l1Mm2γMm+l02γMm4-3l1Mm2γMm2+3l1Mpm2γMm2-4l1Mpm2γMm3+l1Mpm2γMm4+2l0l1Mm-6l0l1MmγMm)EbγMm2βm3(γMm-1)3+6Δl(2l0l1MpmγMm-2l1Mml1MpmγMm+2l1Mm2γMm2lnγMm+2l1Mpm2γMm2lnγMm-2l0l1MmγMm3-6l0l1MpmγMm2)EbγMm2βm3(γMm-1)3+6Δl(6l0l1MmγMm2+6l0l1MpmγMm3-2l0l1MpmγMm4+2l1Mml1MpmγMm3-4l1Mml1MpmγMm3lnγMm)EbγMm2βm3(γMm-1)3;]]>

(5)端点受力情况下的n片叠加副簧的总端点变形系数G_x-EAT计算：

根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；副簧的一半长度L_A，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l_2A；副簧片数n，其中，各片副簧的抛物线段的厚度比β_A，斜线段的厚度比γ_A，斜线段的根部到副簧端点的距离l_1Ap，斜线段的端部到副簧端点的距离l_1A，对n片叠加副簧的总端点变形系数G_x-EAT进行计算，即

Gx-EAT=4(LA3-l2A3)Ebn-8l2A3/2(l1Ap3/2-l2A3/2)Ebn+4l1A3EbnγA3βA3+6Δl(4l1A2γA-l1A2-3l1A2γA2+3l1Ap2γA2-4l1Ap2γA3)EbnγA2βA3(γA-1)3-6Δl(-l1Ap2γA4-2l1Al1ApγA+2l1A2γA2lnγA+2l1Ap2γA2lnγA+2l1Al1ApγA3-4l1Al1ApγA2lnγA)EbnγA2βA3(γA-1)3;]]>

(6)端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的副簧根部厚度h_2A设计：

I步骤：等效单片副簧根部厚度h_eA的设计

根据主副簧复合刚度设计要求值K_MAT，主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h_2M，步骤(1)中计算得到的G_x-Ei，步骤(2)中计算得到的G_x-DE，步骤(3)中计算所得到的G_x-Ezm，步骤(4)中计算得到的G_x-DEz，及步骤(5)中计算得到的G_x-EAT，对端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的等效单片副簧根部厚度h_eA进行设计，即

heA=(KMAT-Σi=1m-12h2M3Gx-Ei)Gx-EmGx-EATh2M3-2Gx-EATh2M6(KMAT-Σi=1m-12h2M3Gx-Ei)(Gx-EzmGx-DE-Gx-EmGx-DEz)+2Gx-DEzh2M33;]]>

II步骤：端部接触式少片端部加强型变截面副簧的各片根部厚度h_2A设计

根据副簧片数n，及I步骤中计算所得到的h_eA，对端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的各片副簧根部平直段的厚度h_2A进行设计，即

h2A=heAn3.]]> 3