[发明专利]高强度三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法

说明书

本发明涉及高强度三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。可根据高强度三级渐变刚度板簧的结构参数，主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧的复合夹紧刚度，弹性模量，最大许用应力，对最大限位挠度进行仿真验算。通过实例验算和样机试验测试可知，最大限位挠度的验算值与样机试验值相吻合，表明所提供的高强度三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法是正确的，为高强度三级渐变刚度板簧设计及特性仿真验证奠定了可靠的技术基础。利用该方法可提高产品设计水平、质量和性能，确保最大限位挠度满足设计要求，提高板簧可靠性和使用寿命及车辆行驶平顺性和安全性；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，特别是高强度三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法。

背景技术

随着高强度钢板材料的出现，可采用高强度三级渐变板簧，从而满足在不同载荷下的悬架渐变刚度及悬架偏频保持不变的设计要求，进一步提高车辆行驶平顺性，其中，依据最大限位挠度设计值，设置一限位保护装置，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平顺性和安全性。限位保护装置能否真正对板簧起保护作用，必须对最大限位挠度进行验算。然后，由于受主簧夹紧刚度计算，主簧与各级副簧的复合夹紧刚度计算，渐变刚度计算，及接触载荷仿真计算等关键问题的制约，据所查资料可知，目前国内外尚未给出可靠的高强度三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对车辆悬架系统设计提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的高强度三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法，以满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性和安全性不断提高及对高强度三级渐变板簧的设计和特性仿真验证的要求，确保最大限位挠度满足板簧设计要求，提高板簧的设计水平、质量和性能，提高板簧的可靠性和使用寿命及车辆行驶平顺性和安全性；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、可靠的高强度三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法，其仿真验算流程如图1所示。高强度三级渐变刚度板簧的一半对称结构如图2所示，是由主簧1、第一级副簧2和第二级副簧3和第三级副簧4所组成的，高强度等偏频三级渐变刚度板簧的宽度为b，各片板簧采用高强度钢板，弹性模量为E，骑马螺栓夹紧距的一半为L₀。主簧1的片数为n，主簧各片的厚度为h_i，一半作用长度L_iT，一半夹紧长度L_i＝L_iT-L₀/2，i＝1,2…n；第一级副簧2的片数为n₁，第一级副簧各片的厚度为h_A1j,一半作用长度L_A1jT，一半夹紧长度L_A1j＝L_A1jT-L₀/2，j＝1,2…n₁；第二级副簧3的片数为n₂，第二级副簧各片的厚度为h_A2j,一半作用长度L_A2kT，一半夹紧长度L_A2k＝L_A2kT-L₀/2，k＝1,2…n₂；第三级副簧4的片数为n₃，第三级副簧各片的厚度为h_A3l,一半作用长度L_A3lT，一半夹紧长度L_A3l＝L_A3lT-L₀/2，l＝1,2…n₃。主副簧的总片数N＝n+n₁+n₂+n₃，主簧与各级副簧之间共设有三级渐变间隙δ_MA1、δ_A12和δ_A23，即在主簧末片下表面与第一级副簧首片上表面之间设有第一级渐变间隙δ_MA1；第一级副簧末片下表面与第二级副簧首片上表面之间设有第二级渐变间隙δ_A12；第二级副簧的末片下表面与第三级副簧首片上表面之间设有第三级渐变间隙δ_A23。通过主簧和各级副簧初始切线弧高及三级渐变间隙，以满足渐变刚度板簧的各次接触载荷及渐变刚度和悬架系统偏频的设计要求。依据最大限位挠度设计值设置一限位保护装置，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平顺性和安全性。根据各片板簧的结构参数，弹性模量，主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧的复合夹紧刚度，最大许用应力，对高强度三级渐变刚度板簧最大限位挠度进行仿真验算。