[发明专利]非等偏频一级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法

权利要求书

1.非等偏频一级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法，其中，各片板簧为以中心穿装孔对称的结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；通过主簧和副簧的初始切线弧高及渐变间隙，确保满足板簧渐变刚度、悬架偏频特性和主簧应力强度设计要求，即非等偏频一级渐变刚度板簧悬架；依据最大许用应力及最大许用载荷所对应的最大限位挠度，设置一限位装置，防止板簧因受冲击载荷而断裂，提高板簧悬架的可靠性和安全性；根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、最大许用应力、主簧和副簧的初始切线弧高，在接触载荷仿真计算和最大许用载荷确定的基础上，对非等偏频一级渐变刚度板簧最大限位挠度进行仿真验算，其特征在于采用以下具体仿真验算步骤：

(1)末片主簧下表面和首片副簧上表面的初始曲率半径R_M0b和R_A0a的确定：

I步骤：末片主簧下表面初始曲率半径R_M0b的确定

根据主簧片数n，各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,…,n，首片主簧的一半夹紧长度L₁，初始切线弧高H_gM0，确定末片主簧下表面初始曲率半径R_M0b，即

II步骤：首片副簧上表面初始曲率半径R_A0a的确定

根据首片副簧的一半夹紧长度L_A1，副簧初始切线弧高H_gA0，确定首片副簧上表面曲率初始半径R_A0a，即

(2)非等偏频一级渐变刚度板簧的开始接触载荷P_k的仿真计算：

根据非等偏频一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,…,n，首片主簧的一半夹紧跨长度L₁，步骤(1)中所确定的R_M0b和R_A0a，对开始接触载荷P_k进行仿真计算，即

式中，h_Me为主簧根部重叠部分的等效厚度，

(3)主副簧完全接触时的末片主簧下表面曲率半径R_Mwb表达式的建立：

a步骤：主副簧完全接触时的主簧挠度f_Mw表达式的建立

根据主簧夹紧刚度K_M，主副簧夹紧复合刚度K_MA，步骤(2)中仿真计算所得到的P_k，以完全接触载荷P_w为参变量，建立非等偏频一级渐变刚度板簧在完全接触时的主簧挠度f_Mw表达式，即

式中，A、B和C为所定义的渐变挠度计算的中间参数变量，B＝-CP_k，

b步骤：完全接触时的主簧切线弧高表达式h_gMw的建立

根据主簧初始切线弧高H_gM0，a步骤中所建立的f_Mw，以完全接触载荷P_w为参变量，建立在主副簧完全接触时的主簧切线弧高表达式h_gMw，即

c步骤：完全接触时的末片主簧下表面曲率半径R_Mwb表达式的建立

根据主簧片数n，各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,…,n，首片主簧的一半夹紧长度L₁，b步骤中所建立的H_gMw，以完全接触载荷P_w为参变量，建立主副簧完全接触时的末片主簧下表面曲率半径表达式R_Mwb，即

(4)非等偏频一级渐变刚度板簧的完全接触载荷P_w的仿真计算：

根据非等偏频一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E，首片主簧的一半夹紧长度L₁，步骤(1)中所确定的R_M0b，步骤(2)中所得到的P_k和h_Me，步骤(4)中所建立的R_Mwb，以完全接触载荷P_w为参变量，建立完全接触载荷仿真计算数学模型，即

利用Matlab计算程序，求解上述数学模型，便可得到非等偏频一级渐变刚度板簧的完全接触载荷P_w的仿真计算值；

(5)非等偏频一级渐变刚度板簧的最大许用载荷P_max的确定：

i步骤：基于主簧应力的最大许用载荷P_Mmax的计算

根据非等偏频一级渐变刚度板簧的宽度b，首片主簧的一半夹紧长度L₁，最大许用应力[σ]；主簧片数n，各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,…,n；副簧片数m，各片副簧的厚度h_Aj，j＝1,2,…,m；步骤(2)中所得到的P_k和h_Me，对基于主簧应力的最大许用载荷P_Mmax进行计算，即

式中，h_MAe为主副簧根部重叠部分的等效厚度，h_max为主簧的最大厚度板簧的厚度，h_max＝max(h_i)，i＝1,2,…,n；

ii步骤：基于副簧应力的最大许用载荷P_Amax的计算

根据非等偏频一级渐变刚度板簧的宽度b，首片主簧的一半夹紧长度L₁，最大许用应力[σ]；副簧片数m，各片副簧的厚度h_Aj，j＝1,2,…,m；步骤(2)中仿真计算得到的P_k，及i步骤中所得到的h_MAe，对基于副簧应力的最大许用载荷P_Amax进行计算，即

式中，h_Amax为副簧最大厚度板簧的厚度，h_Amax＝max(h_Aj)，j＝1,2,…,m；

iii步骤：最大许用载荷P_max的确定

根据i步骤计算得到的P_Mmax，ii步骤计算得到的P_Amax，确定非等偏频一级渐变刚度板簧的最大许用载荷P_max，即

P_max＝min(P_Mmax,P_Amax)；

(6)非等偏频一级渐变刚度板簧最大限位挠度f_Mmax的仿真验算：

根据主簧夹紧刚度K_M，主副簧复合夹紧刚度K_MA，步骤(2)中所确定的P_k，步骤(4)中所确定的P_w，步骤(5)中所确定的P_max，对非等偏频一级渐变刚度板簧的最大限位挠度f_Mmax进行仿真验算，即

式中，K_kwP为渐变刚度板簧在载荷P∈[P_k,P_w]范围内的渐变夹紧刚度，