[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

说明书

本发明涉及非等偏频一级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可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设计值，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。通过实例仿真验算和样机加载挠度试验可知，表明本发明所提供的非等偏频一级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法是正确的。利用该方法可得到准确可靠的最大限位挠度仿真验算值，提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，还可以降低设计和试验测试费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及车辆悬架板簧，特别是非等偏频一级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法。

背景技术

为了满足一级渐变刚度板簧的主簧强度的要求，通常使副簧尽早起作用承担载荷而降低主簧应力，即采用非等偏频一级渐变刚度板簧，其中，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。然而，因受非等偏频一级渐变刚度板簧的主簧挠度计算、接触载荷仿真计算和最大许用载荷确定的制约，先前一直未能给出非等偏频一级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法，大都是凭经验对其进行设计，因此，很难得到准确可靠的最大限位挠度设计值，难以确保限位装置在冲击载荷下对板簧起保护作用，更不能满足车辆行业快速发展及现代化CAD软件开发的要求。随着车辆行驶速度和对车辆行驶平顺性和安全性的要求不断提高，对非等偏频一级渐变刚度板簧提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的非等偏频一级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法，为非等偏频一级渐变刚度板簧设计、特性仿真计算及CAD软件开发奠定可靠的技术基础，确保最大限位挠度设计值满足板簧设计要求，在冲击载荷下通过限位装置真正对板簧起保护作用，防止板簧因受冲击而断裂，提高板簧的可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，提高非等偏频一级渐变刚度板簧的设计水平、产品质量和性能，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，其仿真验算流程图，如图1所示。非等偏频一级渐变刚度板簧的一半对称结构如图2所示，是由主簧1和副簧2所组成的，一级渐变刚度板簧的一半总跨度，即为首片主簧的一半作用长度为L_1t，骑马螺栓夹紧距的一半为L₀，板簧的宽度为b，弹性模量为E。主簧1的片数为n，各片主簧的厚度为h_i，一半作用长度为L_it，一半夹紧长度L_i＝L_it-L₀/2，i＝1,2,…n。副簧2的片数为m，各片副簧的厚度为h_Aj，一半作用长度为L_Ajt，一半夹紧长度L_Aj＝L_Ajt-L₀/2，j＝1,2,…m。通过主簧和副簧初始切线弧高，确保副簧首片端部上表面与主簧末片端部下表面之间设置有一定的主副簧间隙δ_MA，以满足渐变刚度板簧开始接触载荷和完全接触载荷、主簧应力强度和悬架渐变刚度的设计要求，并且还应该满足板簧安装及在额定载荷下剩余切线弧高的设计要求。非等偏频一级渐变刚度板簧的空载载荷P₀，开始接触载荷为P_k，完全接触载荷为P_w；为了满足主簧应力强度的要求，使副簧尽早与主簧开始接触和完全接触而承担载荷，悬架开始接触载荷偏频f_0k与完全接触载荷偏频f_0w不相等，即设计为非等偏频一级渐变刚度板簧。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设计值，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。