[发明专利]一种FRP叶片弹簧及其总成

权利要求书

1.一种FRP叶片弹簧总成，包括FRP叶片弹簧、前卷耳、前衬套、后卷耳、后衬套、定位销及楔形垫块；

所述FRP叶片弹簧的各部分宽度均相同；

所述FRP叶片弹簧自一端向另一端延伸时，依次包括前楔形段、前变截面段、前过渡段、叶片中段、后过渡段、后变截面段及后楔形段；所述前楔形段、所述前变截面段、所述前过渡段、叶片中段、所述后过渡段、所述后变截面段及所述后楔形段依次连接为所述FRP叶片弹簧；

在所述叶片中段的下侧中心设有耐磨片，所述耐磨片为耐磨材料制成的厚度0.5mm左右的薄片，在所述FRP叶片弹簧模压成型前将所述耐磨片贴附在模具内侧，在所述FRP叶片弹簧模压成型后所述耐磨片镶嵌在所述叶片中段下侧，并形成一体；所述耐磨片中部有长方形孔，模压过程中纤维和树脂填平长方形孔，所述耐磨片的外表面与所述叶片中段的下侧面在一个平面上；所述耐磨片两侧有侧翻边，所述耐磨片的两个侧翻边分别与所述叶片中段的两侧面在一个平面上；

在所述叶片中段的下侧中心设有定位销沉孔；

自所述定位销沉孔的中心至前端为所述FRP叶片弹簧的前叶片，自所述定位销沉孔的中心至后端为所述FRP叶片弹簧的后叶片，所述前叶片和所述后叶片的形状相同，所述前叶片的长度≤所述后叶片的长度；所述FRP叶片弹簧的刚度是由前叶片刚度和后叶片刚度并联而成的总刚度；

在每个所述楔形段上均设置有螺栓过孔；

所述FRP叶片弹簧为FRP复合材料，基体为树脂，增强材料为叠加在一起的纤维布，纤维布中的纤维主要是玻璃纤维；

所述叶片中段的厚度为h₃，所述后变截面段与所述后过渡段连接处的厚度为h₂，所述后变截面段与后楔形段连接处的厚度为h₁，h₃＞h₂＞h₁；

根据所述FRP叶片弹簧中部安装固定形式，可确定h₃和h₂的关系，即h₃＝h₂+C，C为常数；

h₁由公式(1)确定，

其中，[τ]为许用剪切应力；Pmax为FRP叶片弹簧在使用过程中作用在卷耳中心的最大载荷；b为FRP叶片弹簧的宽度；λ为安全系数，大于1.5；

从所述后变截面段与所述后楔形段的连接处到所述后卷耳的中心的距离为l₁，从所述后变截面段与所述后过渡段的连接处到所述后卷耳的中心的距离为l₂，从所述叶片中段与所述后过渡段的连接处到所述后卷耳的中心的距离为l₃，从后U形螺栓到所述后卷耳的中心的距离为l_0r，由公式(2)可求出所述后叶片在载荷P作用下后卷耳的中心的挠度f_r：

其中，E为弹性模量，

所述后叶片刚度k_r＝P/f_r，同样可以求出所述前叶片刚度k_f，由于前叶片和后叶片是并联的，由公式(3)可求出所述叶片弹簧的刚度k：

其中，ρ＝l_0f/l_0r，l_0f为从前U形螺栓到前卷耳的中心的距离；

由公式(3)求出的刚度与目标设计刚度进行对比，再调整h₂和h₁，使所述FRP叶片弹簧的刚度k与目标设计刚度一致，最终确定h₁、h₂，完成所述FRP叶片弹簧的设计。

2.根据权利要求1所述的FRP叶片弹簧总成，其特征在于，所述FRP叶片弹簧的所述前楔形段和所述后楔形段均为等宽的楔形，上面和下面都为平面，夹角为α，α为4°左右；所述前楔形段与所述前变截面段的前端相连；所述后楔形段与所述后变截面段的前端相连。