[发明专利]高强度三级渐变刚度板簧夹紧刚度特性的仿真计算方法

说明书

本发明涉及高强度三级渐变刚度板簧夹紧刚度特性的仿真计算方法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片板簧的结构参数，弹性模量，空载载荷，额定载荷，在接触载荷仿真计算的基础上，对高强度三级渐变刚度板簧在不同载荷下的夹紧刚度特性进行仿真计算。通过样机试验可知，在给定载荷下夹紧刚度仿真计算值与试验值相吻合，表明所提供的高强度三级渐变刚度板簧夹紧刚度特性的仿真计算方法是正确的，为高强度三级渐变刚度板簧的特性仿真计算提供了可靠的技术方法。利用该方法可提高产品设计水平、质量和性能，确保板簧在不同载荷下的夹紧刚度满足设计要求，提高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夹紧刚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，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，高强度三级渐变板簧的夹紧刚度影响主簧及各级副簧初始切线弧高和最大限位挠度设计，而且还影响悬架的挠度和偏频及车辆行驶平顺性和安全性。对于给定设计结构的高强度三级渐变板簧是否满足悬架夹紧刚度及渐变刚度设计要求，必须对刚度特性进行仿真计算和验证。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夹紧刚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夹紧刚度特性的仿真计算方法，以满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺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，确保主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧复合夹紧刚度满设计要求，从而提高产品的设计水平、性能和质量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夹紧刚度特性的仿真计算方法，其仿真计算流程如图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，高强度三级渐变刚度板簧的一半总跨度为主簧首片的一半作用长度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，其中，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_A2k,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。高强度三级渐变刚度板簧的总片数N＝n+n₁+n₂+n₃，主簧及各级副簧之间设有三级渐变间隙δ_MA1、δ_A12和δ_A23，即末片主簧下表面与第一级副簧首片上表面之间设有一级渐变间隙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二级渐变间隙δ_A12；第二级副簧末片下表面与第三级副簧首片上表面之间设有三级渐变间隙δ_A23。通过主簧和各级副簧初始切线弧高及三级渐变间隙，以满足渐变刚度钢板弹簧的各次接触载荷及渐变刚度和悬架偏频的设计要求。根据高强度三级渐变刚度板簧的结构参数，弹性模量，空载载荷，额定载荷，对高强度三级渐变刚度板簧在不同载荷下的夹紧刚度特性进行仿真计算。