[发明专利]高强度两级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算方法

说明书

本发明涉及高强度两级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算方法，属于车辆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，额定载荷，主簧的初始切线弧高设计值，及第一级和第二级副簧的初始切线弧高设计值，对高强度两级渐变刚度板簧的在不同载荷下的挠度特性进行仿真计算。通过仿真和样机试验测试验证可知，本发明所提供的高强度两级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算方法是正确的。利用该方法可得到准确可靠的挠度特性仿真计算值，确保板簧的初始切线弧高、额定载荷下的剩余切线弧高及最大限位挠度满足设计要求，从而提高产品的设计水平、质量和性能；同时，降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及车辆悬架板簧，特别是高强度两级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算方法。

背景技术

随着高强度钢板材料的出现，车辆悬架可采用高强度两级渐变刚度板簧，从而进一步满足在不同载荷下的车辆行驶平顺性及悬架渐变偏频保持不变的设计要求，其中，渐变刚度板簧在不同载荷下的挠度特性，不仅影响板簧渐变刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性，而且还制影响板簧初始切线弧高、额定载荷下的剩余切线弧高、及最大限位挠度设计的仿真验证。由于主簧挠度不仅与主簧和一级副簧及二级副簧的结构参数和载荷有关，还与各次接触载荷有关，而且在渐变接触过程中的接触长度和渐变刚度都随载荷而变化，因此，高强度两级渐变刚度板簧的主簧挠度计算非常复杂。而对于给定设计结构的高强度两级渐变刚度板簧的挠度特性仿真计算，除了受主簧挠度计算的制约之外，还受接触载荷仿真计算这一关键问题的制约，据所查资料可知，先前国内外一直未给出高强度两级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算方法。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对高强度两级渐变刚度板簧悬架系统设计提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的高强度两级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算方法，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性和安全性及其对高强度两级渐变刚度板簧的设计及特性仿真的要求，提高产品的设计水平、质量及车辆行驶平顺性和安全性；同时，还可降低设计和试验费用，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、可靠的高强度两级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算方法，设计流程图，如图1所示。等偏频两级渐变刚度板簧的各片板簧采用高强度钢板，宽度为b，弹性模量为E，各片板簧的以中心栓穿装孔为中心的对称结构，其安装夹紧距的一半L₀为骑马螺栓夹紧距的一半L₀；高强度两级渐变刚度板簧的的一半对称结构如图2所示，由主簧1、第一级副簧2和第二级副簧3构成，其中，主簧1的片数为n，主簧各片的厚度为h_i，一半作用长度为L_iT，一半夹紧长度为L_i＝L_iT-L₀/2，i＝1,2,…,n。第一级副簧2的片数为m₁，第一级副簧各片的厚度为h_A1j，一半作用长度为L_A1jT，一半夹紧长度为L_A1j＝L_AjT-L₀/2，j＝1,2,…,m₁。第二级副簧3的片数为m₂，第二级副簧各片的厚度为h_A2k，一半作用长度为L_A2kT，一半夹紧长度为L_A2k＝L_A2kT-L₀/2，k＝1,2,…,m₂。在主簧末片下表面与第一级副簧首片上表面之间的第一级渐变间隙，在第一级副簧末片下表面与第二级副簧首片上表面之间的第二级渐变间隙。主簧、第一级副簧和第二级副簧设有初始切线弧高H_gM0、H_gA10和H_gA20，确保第一级渐变间隙和第二级渐变间隙满足第1次开始接触载荷、第2次开始接触载荷和第2次完全接触载荷、悬架等渐变偏频和额定载荷下剩余切线弧高的设计要求。根据各片板簧的结构参数，弹性模量，额定载荷，主簧及各级副簧的初始切线弧高，对高强度两级渐变刚度板簧在不同载荷下的挠度特性进行仿真计算。