[发明专利]轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧剪切应力的计算方法在审
申请号: | 201911269208.2 | 申请日: | 2019-12-11 |
公开(公告)号: | CN111008430A | 公开(公告)日: | 2020-04-14 |
发明(设计)人: | 徐彬;孔瑞晨;徐芳;高永刚;高新文;周长城;于曰伟 | 申请(专利权)人: | 于曰伟 |
主分类号: | G06F30/15 | 分类号: | G06F30/15;G06F119/14 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 255000 山东省淄博市张店区*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 轨道 车辆 悬挂 弹簧 偏转 卵型内 螺旋弹簧 剪切 应力 计算方法 | ||
1.轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧剪切应力的计算方法,特征在于:弹簧组是由外螺旋弹簧,卵型内螺旋弹簧,上下弹簧座,限位管和橡胶限位凸台所构成;其中,卵型内螺旋弹簧的截面偏转一角度,即偏转卵型内螺旋弹簧;根据轨道车辆一系悬挂的单个弹簧组所承受的额定载荷,内、外螺旋弹簧的结构参数及偏转卵型内螺旋弹簧的截面偏转角,弹性模量,泊松比,剪切模量,对轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧在截面不同位置处的复合剪切应力和最大复合剪切应力及其所在角度进行计算,其特征在于包含以下计算步骤:
(1)轨道车辆一系悬挂弹簧组的外螺旋弹簧垂向刚度Kz2的计算:
根据外螺旋弹簧的丝径d2和中径D2及有效圈数n2,轨道车辆一系悬挂弹簧组的螺旋弹簧的弹性模量E,泊松比μ,剪切模量对轨道车辆一系悬挂弹簧组的外螺旋弹簧垂向刚度Kz2进行计算,即
(2)轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧垂向刚度Kz1的计算;
(3)轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧截面在任意角度θ的极半径r0的计算:
(4)轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧截面在任意角度θ的复合剪切应力τXY和最大复合剪切应力τXYmax及其所在位置角度θτmax的计算。
2.根据权利要求1的步骤(2)所述的轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧垂向刚度Kz1的计算,其特征在于包含以下计算步骤:
I步骤:偏转卵型内螺旋弹簧的截面质心偏移量x0和中径D1的计算
根据偏转卵型内螺旋弹簧截面的短半轴a,长半轴b,偏转卵型内螺旋弹簧的截面偏转角α,偏转卵型内螺旋弹簧的外经Dw1,对偏转卵型内螺旋弹簧的截面质心偏移量x0和中径D1进行计算,即
D1=Dw1-2a-2x0 cosα,
II步骤:偏转卵型内螺旋弹簧的对水平轴X和垂直轴Y的惯性矩IX和IY及极惯性矩Ip的计算
根据偏转卵型内螺旋弹簧截面的短半轴a,长半轴b,偏转卵型内螺旋弹簧的截面偏转角α,I步骤中计算得到的x0,对偏转卵型内螺旋弹簧的对水平轴X和垂直轴Y的惯性矩IX和IY及极惯性矩Ip进行计算,即
III步骤:偏转卵型内螺旋弹簧的垂向刚度Kz1的计算
根据轨道车辆一系悬挂弹簧组的螺旋弹簧的弹性模量E,泊松比μ,剪切模量偏转卵型内螺旋弹簧的有效圈数n1,I步骤中计算得到的D1,II步骤中计算得到的Ip,对轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧的垂向刚度Kz1进行计算,即
3.根据权利要求1的步骤(3)所述的轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧截面在任意角度θ的对截面质心的极半径r0的计算,其特征在于采用以下计算步骤:
根据轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧截面的短半轴a,长半轴b,截面质心偏移量x0,对轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧截面在任意角度θ的对截面质心Ob的极半径r0进行计算,即
式中,r为偏转卵型内螺旋弹簧截面在任意角度θ对半圆圆心Oa的极半径,即
4.根据权利要求1的步骤(4)所述的轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧截面在任意角度θ的复合剪切应力τXY和最大复合剪切应力τXYmax及其所在位置角度θτmax的计算,其特征在于包含以下计算步骤:
A步骤:偏转卵型内螺旋弹簧截面在任意角度θ的复合剪切应力τXY的计算
根据轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧截面的短半轴a,长半轴b,截面质心偏移量x0,偏转卵型内螺旋弹簧的截面偏转角α,泊松比μ,单个弹簧组所承受的额定载荷PN,步骤(1)中计算得到的Kz2,步骤(2)中计算得到的x0,D1,IX,IY和Kz1,步骤(3)中计算得到的r0,对额定载荷下轨道车辆一系悬挂弹簧组偏转卵型内螺旋弹簧截面在任意角度θ的复合剪切应力τXY进行计算,即
式中,
B步骤:偏转卵型内螺旋弹簧截面最大复合剪切应力τXYmax及其所在位置角度θτmax的计算根据A步骤中计算得到的τXY,对τXY求最大值,可得额度载荷下的偏转卵型内螺旋弹簧截面最大复合剪切应力τXYmax,即
τXYmax=max(τXY),
其中,τXYmax所对应的角度,即为最大复合剪切应力τXYmax所在位置角度θτmax。
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