[发明专利]高强度两级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法有效

专利信息
申请号: 201710023034.6 申请日: 2017-01-12
公开(公告)号: CN106704430B 公开(公告)日: 2018-05-29
发明(设计)人: 周长城;杨腾飞;马驰骋;朱召辉;赵雷雷;袁光明;陈海真 申请(专利权)人: 山东理工大学
主分类号: F16F3/02 分类号: F16F3/02;F16F1/18;F16F1/26;G06F17/50
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 255086 山东省淄博*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 副簧 渐变刚度板簧 下料 弧高 两级 切线 主簧 弹性模量 产品开发 长度设计 车辆悬架 钢板弹簧 技术基础 加工试验 节省材料 结构参数 曲面形状 试验测试 样机 叠加
【权利要求书】:

1.高强度两级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法,其中,板簧采用高强度钢板,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;板簧由主簧和两级副簧构成,通过主簧和两级副簧的初始切线弧高及两级渐变间隙,确保板簧满足接触载荷、渐变刚度和悬架在渐变载荷下的偏频保持不变的要求,即等渐变偏频型高强度两级渐变刚度板簧;根据各片板簧的结构参数,弹性模量,接触载荷,主簧初始切线弧高设计值,通过各级副簧首片的初始切线弧高设计及曲面形状和曲面微元叠加计算,对高强度两级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度进行设计,具体设计步骤如下:

(1)高强度两级渐变刚度板簧的第一级副簧初始切线弧高HgA10的确定

i步骤:主簧末片下表面初始曲率半径RM0b计算

根据主簧的片数n,主簧各片的厚度hi,i=1,2,…,n;主簧的初始切线弧高设计值HgM0;主簧首片的一半夹紧长度L1,对主簧末片下表面初始曲率半径RM0b进行计算,即

R M 0 b = L 1 2 + H g M 0 2 2 H g M 0 + Σ i = 1 n h i ; ]]>

ii步骤:第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a计算

根据高强度两级渐变刚度板簧的宽度b,弹性模量E;主簧的片数n,主簧各片的厚度hi,i=1,2,…,n,主簧首片的一半夹紧长度L1,第1次开始接触载荷Pk1,i步骤中计算得到的RM0b,对第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10进行计算,即

R A 10 a = R M 0 b Ebh M e 3 Ebh M e 3 - 6 R M 0 b P k 1 L 1 ; ]]>

式中,hMe为主簧根部重叠部分的等效厚度,

iii步骤:第一级副簧的初始切线弧高HgA10的确定

根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11,ii步骤中计算得到的RA10a,对第一级副簧的初始切线弧高HgA10进行确定,即

H g A 10 = R A 10 a - R A 10 a 2 - L A 11 2 ; ]]>

(2)高强度两级渐变刚度板簧的第二级副簧初始切线弧高HgA20的确定

a步骤:第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b计算

根据第一级副簧的片数m1,第一级副簧各片的厚度hA1j,j=1,2,…,m1;步骤(1)的ii步骤中计算得到的RA10a,对第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b进行计算,即

R A 10 b = R A 10 a + Σ j = 1 m 1 h A 1 j ; ]]>

b步骤:第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a的计算

根据高强度两级渐变刚度板簧的宽度b,弹性模量E;主簧首片的一半夹紧长度L1;第一级副簧的片数m1,第一级副簧各片的厚度hA1j,j=1,2,…,m1;第1次开始接触载荷Pk1,第2次开始接触载荷Pk2,步骤(1)的ii步骤中计算得到的hMe,及a步骤中计算得到的RA10b,对第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a进行计算,即

R A 20 a = R A 10 b Ebh M A 1 e 3 Ebh M A 1 e 3 - 6 R A 10 b ( P k 2 - P k 1 ) L 1 ; ]]>

式中,hMA1e为主簧与第一级副簧的根部重叠部分等效厚度,

c步骤:第二级副簧的初始切线弧高HgA20的确定

根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21,b步骤中计算得到的RA20a,对第二级副簧初始切线弧高HgA20进行确定,即

H g A 20 = R A 20 a - R A 20 a 2 - L A 21 2 ; ]]>

(3)高强度两级渐变刚度板簧的两级副簧首片曲面形状的计算

根据高强度两级渐变刚度板簧的宽度b,骑马螺栓夹紧距的一半L0,弹性模量E;第一级副簧首片的厚度hA11,第一级副簧首片一半夹紧长度LA11;第二级副簧首片的厚度hA21;第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21;步骤(1)中所确定的HgA10,步骤(2)中所确定的HgA20,以距离板簧对称中心L0/2的位置为坐标原点,对第一级副簧和第二级副簧首片的初始曲面形状fA1x和fA2x进行计算,即

f A 1 x = G A 1 x F A 1 e h A 11 3 , 0 ≤ x ≤ L A 11 , ]]>

f A 2 x = G A 2 x F A 2 e h A 21 3 , 0 ≤ x ≤ L A 21 , ]]>

式中,GA1x和GA2x分别为第一级副簧和第二级副簧的首片在任意位置x处的变形系数,分别为

G A 1 x = 2 [ ( L A 11 - x ) 3 - 3 L A 11 2 ( L A 11 - x ) + 2 L A 11 3 ] E b , 0 ≤ x ≤ L A 11 , ]]>

G A 2 x = 2 [ ( L A 21 - x ) 3 - 3 L A 21 2 ( L A 21 - x ) + 2 L A 21 3 ] E b , 0 ≤ x ≤ L A 21 , ]]>

其中,FA1e和FA2e分别为第一级副簧和第二级副簧的首片,对应于初始切线弧高HgA10和HgA20的等效端点力,分别为

(4)高强度两级渐变刚度板簧的第一级副簧首片下料长度LA1C的设计:

根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11,骑马螺栓夹紧距的一半L0,以ΔL为曲面微元长度,将LA11划分N1=LA11/ΔL个曲面微元,依据步骤(3)中计算得到的第一级副簧首片初始曲面形状fA1x及在任意位置xj处的曲面高度fA1xj,0≤xj≤LA11,j=1,2,…,N1+1,利用叠加原理对第一级副簧首片的下料长度LA1C的进行设计,即

L A 1 C = 2 Σ j = 1 N 1 ΔL 2 + ( f A 1 x j + 1 - f A 1 x j ) 2 + L 0 ; ]]>

(5)高强度两级渐变刚度板簧的第二级副簧首片下料长度LA2C的设计:

根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21,骑马螺栓夹紧距的一半L0,以ΔL为曲面微元长度,将LA21划分N2=LA21/ΔL个曲面微元,依据步骤(3)中计算得到的第二级副簧首片初始曲面形状fA2x及在任意位置xk处的曲面高度fA2xk,0≤xk≤LA21,k=1,2,…,N2+1,利用叠加原理对第二级副簧首片的下料长度LA2C的进行设计,即

L A 2 C = 2 Σ k = 1 N 2 ΔL 2 + ( f A 2 x k + 1 - f A 2 x k ) 2 + L 0 . ]]>

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