[发明专利]基于复合刚度的一级渐变刚度板簧末片副簧的调整设计法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是基于复合刚度的一级渐变刚度板簧末片副簧的调整设计法。

背景技术

为了满足在不同载荷下的车辆行驶平顺性的设计要求，可采用一级渐变刚度板簧，其中，主簧夹紧刚度是由各片主簧的厚度和长度所决定的，并且影响主副簧复合夹紧刚度、渐变刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性。然而，由于受板簧根部等效厚度及主副簧复合夹紧刚度解析计算等关键问题的制约，先前一直未能给出基于复合刚度的一级渐变刚度板簧末片副簧的调整设计法，不能对主副簧复合夹紧刚度进行解析验算，更不能在验证基础上对末片副簧的长度或厚度进行精确调整设计，大都是利用传统的试验测试法，因此，不能满足车辆行业快速发展及一级渐变刚度板簧现代化CAD软件开发的要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对一级渐变刚度板簧悬架提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的基于复合刚度的一级渐变刚度板簧末片副簧的调整设计法，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性及安全性及一级渐变刚度板簧设计的要求，确保满足主副簧复合夹紧刚度、悬架偏频和车辆行驶平顺性的设计要求，进一步提高一级渐变刚度板簧的设计水平、产性能及车辆行驶平顺性；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、可靠的基于复合刚度的一级渐变刚度板簧末片副簧的调整设计法，调整设计流程如图1所示。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，钢板弹簧的宽度为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，主簧的一半作用长度为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，各片副簧的一半作用长度为L_Ajt，一半夹紧长度L_Aj＝L_n+j＝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。主副簧复合夹紧刚度是由各片主簧和副簧的厚度和长度所决定，并且影响悬架偏频及车辆行驶平顺性。根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量，在复合夹紧刚度验算的基础上，以主副簧复合夹紧刚度设计要求值为目标，对一级渐变刚度板簧末片副簧的长度或厚度进行调整设计，确保主副簧的复合夹紧刚度满足设计要求。

为解决上述技术问题，本发明所提供的基于复合刚度的一级渐变刚度板簧末片副簧的调整设计法，其特征在于采用以下调整设计步骤：

(1)一级渐变刚度板簧的各不同片数重叠段的等效厚度计算：

根据主簧片数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；主副簧的总片数N＝n+m，对一级渐变刚度板簧的各不同片数k重叠段的等效厚度h_ke进行计算，k＝1,2,...,N，即

(2)一级渐变刚度板簧的主副簧复合夹紧刚度K_MA的验算：

根据一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，各片主簧的一半夹紧长度L_i，i＝1,2,...,n；副簧片数m，各片副簧的一半夹紧长度L_Aj＝L_n+j，j＝1,2,...,m；主副簧的总片数N＝n+m；步骤(1)中计算得到的h_ke，k＝1,2,...,N，对主副簧复合夹紧刚度K_MA进行验算，即

(3)基于复合夹紧刚度的末片副簧的调整设计：