[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

说明书

技术领域

本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是端部接触式少片端部加强型副簧根部厚度的设计方法。

背景技术

少片变截面钢板弹簧因具有重量轻、片间摩擦小、噪声小等优点，被广泛应用在车辆钢板弹簧悬架系统中。为了满足加工工艺、应力强度、刚度及吊耳厚度的设计要求，在实际工程应用过程中，通常将少片变截面钢板弹簧设计为端部接触式少片端部加强型变形截面主副簧形式。在副簧长度和片数及抛物线段厚度比给定情况下，副簧的根部平直段厚度影响主副簧的复合刚度和应力强度和使用寿命及车辆行驶平顺性。然而，由于该形式的少片变截面主副簧的结构复杂，各片主簧的端部平直段非等构，主副簧的长度不相等，且当载荷大于副簧起作用载荷主副簧接触之后，各片主副簧的内力及变形存有耦合，对其分析计算非常困难，目前国内外一直未曾给出可靠的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设计方法。先前大都是忽略各片主簧的端部非等构，并且将主副簧看作等长，直接利用主副簧的复合刚度设计要求值减去主簧刚度，对副簧的刚度和根部厚度进行近似设计，所以不能满足端部接触式少片端部加强型变截面主副簧精确设计及CAD软件开发的要求。因此，必须建立一种准确、可靠的端部接触式少片端部加强型主副簧的副簧根部厚度设计方法，满足端部接触式少片端部加强型变截面主副簧精确设计及CAD软件开发的要求，在不增加产品成本的前提下，提高少片变截面钢板弹簧的设计水平、质量和性能及车辆行驶平顺性；同时，降低产品设计及试验费用，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、可靠的端部接触式少片端部加强型副簧根部厚度的设计方法，设计流程图，如图1所示。端部接触式少片端部加强型变截面主副簧为对称结构，主副簧的一半对称结构可看作为悬臂梁，即对称中心线为根部固定端，主簧的端部受力点和副簧的触点分别作为主簧端点和副簧端点，一半对称结构的主副簧及主副簧间隙的示意图，如图2所示，其中，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的一半对称结构是由根部平直段、抛物线段、斜线段、端部平直段四段构成，斜线段对变截面弹簧的端部起加强作用；主簧1的各片根部平直段之间、副簧3的根部平直段之间、及主簧1与副簧3的根部平直段之间均设有根部垫片2；主簧1各片的端部平直段设有端部垫片4，端部垫片4的材料为碳纤维复合材料，用来降低弹簧工作时所产的摩擦噪声。主簧1和副簧3的宽度为b，安装间距的一半长度为l₃，斜线段的长度为Δl，弹性模量为E。主簧1的一半长度为L_M，各片主簧的根部平直段的厚度为h_2M，抛物线段的根部到主簧端点的距离为l_2M＝L_M-l₃；主簧片数为m，各片抛物线段的端部厚度为h_1Mpi，抛物线段的厚度比β_i＝h_1Mpi/h_2M，抛物线段的端部到主簧端点的距离l_1Mpi＝l_2Mβ_i²；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，其中，各片主簧的端部平直段的厚度和长度分别为h_1Mi和l_1Mi＝l_1Mpi-Δl；斜线段的厚度比γ_Mi＝h_1Mi/h_1Mpi，i＝1,2,…,m。副簧3的一半长度为L_A，副簧触点与主簧端点的水平距离为l₀＝L_M-L_A，各片副簧的根部平直段的厚度为h_2A为待设计参数，抛物线段的根部到副簧端点的距离为l_2A＝L_A-l₃，副簧片数为n，其中，各片副簧的抛物线段的厚度比β_Aj，抛物线段的端部厚度为h_1Apj＝β_Ajh_2A，抛物线段的端部到副簧端点的距离l_1Apj＝l_2Aβ_Aj²，斜线段的厚度比为_jγ_Aj，端部平直段的厚度和长度分别为h_1Aj＝γ_Ajh_1Apj和l_1Aj＝l_1Apj-Δl。副簧端部触点与第m片主簧端部平直段之间设有主副簧间隙δ；当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧触点与主簧端部平直段内某点相接触，主副簧共同工作满足复合刚度设计要求。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。