[发明专利]端部接触式根部加强型少片主副簧的副簧起作用载荷验算法

摘要

本发明涉及端部接触式根部加强型少片主副簧的副簧起作用载荷验算法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片端部非等构的根部加强型变截面主簧的结构尺寸、弹性模量，首先计算出各片主簧的端点变形系数和刚度，及第N片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x‑DE；然后，根据主簧的根部平直段厚度、各片主簧的刚度、主副簧间隙的设计值，及第N片主簧的G_x‑DE，对副簧起作用载荷进行验算。通过仿真验证可知，利用方法可对端部接触式根部加强型少片变截面主副簧的副簧起作用载荷进行准确验算，从而提高产品设计水平和性能及车辆行驶平顺性；同时，加快产品开发速度，降低设计及试验费用。

主权项

端部接触式根部加强型少片主副簧的副簧起作用载荷验算法，其中，少片变截面主簧的一半对称结构由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直段四段构成，斜线段对变截面弹簧起加强作用；各片主簧的端部平直段非等构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片的厚度和长度；副簧触点与主簧端部平直段之间设有一定的主、副簧间隙，以满足副簧起作用载荷的要求；在主簧的各片结构参数、弹性模量、副簧长度给定情况下，对端部接触式根部加强型变截面主副簧的副簧起作用载荷进行验算，具体验算步骤如下：(1)各片根部加强型变截面主簧的端点变形系数G_x‑Ei计算：根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半l₃，斜线段的长度Δl，斜线段的厚度比γ，斜线段的根部到主簧端点的距离l₂＝L‑l₃，抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2p＝L‑l₃‑Δl，第i片主簧的抛物线段的厚度比β_i，其中，i＝1,2,…,N，N为主簧片数，对各片根部加强型变截面主簧的端点变形系数G_x‑Ei进行计算，即$\begin{array}{c}{G}_{x-Ei}=\frac{4(L^3-l_2^3)}{Eb}+\frac{4l_{2p}^3(2-{\mathrm{\β}}_i^3)}{{\mathrm{Eb\γ}}^3}+\frac{6\mathrm{\Δ}l}{{\mathrm{Eb\γ}}^2{(\mathrm{\γ}-1)}^3}(4l_{2p}^2\mathrm{\γ}-l_{2p}^2-3l_{2p}^2{\mathrm{\γ}}^2+3l_2^2{\mathrm{\γ}}^2-4l_2^2{\mathrm{\γ}}^3+l_2^2{\mathrm{\γ}}^4-2l_{2p}{l}_2\mathrm{\γ}+\\ 2l_{2p}^2{\mathrm{\γ}}^2\ln \mathrm{\γ}+2l_2^2{\mathrm{\γ}}^2\ln \mathrm{\γ}+2l_{2p}{l}_2{\mathrm{\γ}}^3-4l_{2p}{l}_2{\mathrm{\γ}}^2\ln \mathrm{\γ}),i=1,2,...,N;\end{array}$(2)第N片根部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点的变形系数G_x‑DE计算：根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L，宽度b，弹性模量E，斜线段的长度Δl，斜线段的根部到主簧端点的距离l₂，抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2p，斜线段的厚度比γ，第N片主簧的抛物线段的厚度比β_N，副簧与主簧接触点到主簧端点的距离l₀，对第N片根部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x‑DE进行计算，即$\begin{array}{c}{G}_{x-DE}=\frac{4L^3-6l_0{L}^2-4l_2^3+6l_0{l}_2^2}{Eb}-\frac{6l_0\mathrm{\Δ}l\left(l_{2p}+l_2\mathrm{\γ}\right)}{{\mathrm{Eb\γ}}^2}+\frac{2{\left(l_0-l_{2p}{\mathrm{\β}}_N^2\right)}^2\left(2l_{2p}{\mathrm{\β}}_N^2+l_0\right)}{{\mathrm{Eb\γ}}^3{\mathrm{\β}}_N^3}+\\ \frac{8l_{2p}^2\left(1-{\mathrm{\β}}_N\right)\left(l_{2p}-3l_0+l_{2p}{\mathrm{\β}}_N^2+l_{2p}{\mathrm{\β}}_N\right)}{{\mathrm{Eb\γ}}^3}+\frac{6\mathrm{\Δ}l}{{\mathrm{Eb\γ}}^2{\left(\mathrm{\γ}-1\right)}^3}(4l_{2p}^2\mathrm{\γ}-l_{2p}^2-3l_{2p}^2{\mathrm{\γ}}^2+3l_2^2{\mathrm{\γ}}^2-4l_2^2{\mathrm{\γ}}^3+\\ l_2^2{\mathrm{\γ}}^4-2l_{2p}{l}_2\mathrm{\γ}+2l_{2p}^2{\mathrm{\γ}}^2\ln \mathrm{\γ}+2l_2^2{\mathrm{\γ}}^2\ln \mathrm{\γ}+2l_{2p}{l}_2{\mathrm{\γ}}^3-4l_{2p}{l}_2{\mathrm{\γ}}^2\ln \mathrm{\γ});\end{array}$(3)各片根部加强型变截面主簧的一半刚度K_Mi计算：根据少片根部加强型变截面主簧的根部平直段的厚度h₂，及步骤(1)中计算得到的各片主簧的端点变形系数G_x‑Ei，对各片主簧的一半刚度K_Mi进行计算，即$K_{Mi}=\frac{h_2^3}{G_{x-Ei}},i=1,2,...,N;$(4)端部接触式根部加强型变截面主副簧的副簧起作用载荷P_K的验算：根据主簧的根部平直段的厚度h₂，主副簧间隙δ，步骤(2)中计算得到的G_x‑DE，及步骤(3)中计算得到各片主簧的一半刚度K_Mi，对根部加强型变截面主副簧的副簧起作用载荷P_K进行验算，即$P_K=\frac{2h_2^3\mathrm{\δ}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{K}_{Mi}}{G_{x-DE}{K}_{MN}};$式中，K_MN为第N片主簧的一半刚度。