[发明专利]高强度三级渐变刚度板簧的各片主簧下料长度的设计方法

说明书

本发明涉及高强度三级渐变刚度板簧的各片主簧下料长度的设计方法，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，吊耳中径，弹性模量，额定载荷及额定载荷剩余切线弧高，在主簧初始切线弧高设计及首片主簧初始曲面形状计算的基础上，通过微元曲面及叠加计算，对高强度三级渐变刚度板簧的各片主簧的下料长度进行设计。通过样机下料加工试验测试结果可知，本发明所提供的高强度三级渐变刚度板簧的各片主簧下料长度的设计方法是正确的，可得到准确可靠的各片主簧下料长度的设计值，为高强度三级渐变刚度板簧现代化CAD设计奠定了可靠的技术基础；同时，利用该方法可节省材料，提高生产效率，具有显著的经济效益。

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的各片主簧下料长度的设计方法。

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，各片主簧下料长度的设计是否精确可靠，对生产效率和节省材料具有重要影响。然而，由于受主簧夹紧刚度、渐变刚度、主簧挠度计算、主簧初始切线弧高设计及首片主簧初始曲面形状计算等关键问题的制约，先前国内外一直未给出高强度三级渐变刚度板簧的各片主簧下料长度的设计方法。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的各片主簧下料长度的设计方法，以满足车辆行业快速发展及对高强度三级渐变板簧现代化CAD设计的要求，确保各片主簧的下料长度精确可靠，提高产品的设计水平、性能、生产效率和材料节省率；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的各片主簧下料长度的设计方法，其设计流程如图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首片主簧的一半作用长度L_1T，骑马螺栓夹紧距的一半为L₀，板簧的宽度为b，弹性模量为E。主簧1的片数为n，其中，各片主簧的厚度为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，以满足渐变刚度板簧的各次接触载荷及渐变刚度和悬架偏频的设计要求。首片主簧两端设计有安装吊耳，通过吊耳与车身连接。根据各片板簧的结构参数，弹性模量，吊耳的中径，额定载荷及在额定载荷下剩余切线弧高，在主簧初始切线弧高设计及首片主簧初始曲面形状计算的基础上，通过微元曲面及叠加计算，对高强度三级渐变刚度板簧的各片主簧下料长度进行设计。