[发明专利]端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的设计方法有效

专利信息
申请号: 201610179577.2 申请日: 2016-03-25
公开(公告)号: CN105673753B 公开(公告)日: 2018-06-08
发明(设计)人: 王炳超;周长城 申请(专利权)人: 山东恒日悬架弹簧有限公司
主分类号: F16F1/18 分类号: F16F1/18;G06F17/50
代理公司: 潍坊鸢都专利事务所 37215 代理人: 郭清
地址: 262314 *** 国省代码: 山东;37
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摘要: 发明涉及端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的设计方法,属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据钢板弹簧的结构、设计刚度、根部和端部的斜线段厚度比、及初选抛物线段厚度比,首先确定出等效单片的根部厚度he,并根据许用应力,确定出根部最大许用厚度[h2];然后,根据he和[h2],对少片变截面钢板弹簧片数N和根部厚度h2进行设计;随后,根据等效单片的端部厚度βhe,对各片端部平直段的厚度和长度分别进行设计。通过ANSYS仿真验证可知,利用方法可得到准确的端部和根部加强型少片变截面弹簧的参数设计值,提高产品设计水平和性能,降低弹簧重量,提高车辆行驶平顺性;同时,降低设计及试验费用,加快产品开发速度。
搜索关键词: 变截面钢板 弹簧 厚度比 单片 悬架钢板弹簧 变截面弹簧 参数设计 产品开发 产品设计 车辆行驶 钢板弹簧 抛物线段 试验费用 弹簧片 平顺性 平直段 斜线段 片端 初选 验证
【主权项】:
端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的设计方法,所述变截面钢板弹簧包括至少两片钢板弹簧,每片钢板弹簧为以中心栓穿装孔为轴心的对称结构,钢板弹簧的中心栓穿装孔一侧的一半对称结构是由根部平直段、根部斜线段、抛物线段、端部斜线段和端部平直段5段所构成,即分别在根部平直段和抛物线段之间及抛物线段和端部平直段之间设有斜线段,对钢板弹簧的根部和端部起加强作用;各片钢板弹簧的端部平直段非等构,即第1片钢板弹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,满足第1片弹簧根部和端部受力复杂的要求;在所述变截面钢板弹簧的长度、宽度、安装间距、刚度设计要求值、最大载荷及许用应力给定情况下,对端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧进行设计,具体设计步骤如下:(1)端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的等效单片根部厚度he的计算:首先,选取等效单片加强型变截面钢板弹簧的抛物线段的厚度比β,其中,β的选择范围为0.45~0.55;然后,根据加强型少片变截面钢板弹簧的一半长度L,安装间距的一半l3,一半刚度设计要求值KM,宽度b,弹性模量E;预设的根部斜线段的厚度比γ,根部斜线段的长度Δl2;端部斜线段的厚度比μ,端部斜线段的长度Δl1;根部斜线段的根部到弹簧端点的距离l2=L‑l3,抛物线段的根部到弹簧端点的距离l2p=L‑l3‑Δl2,抛物线段的端部到弹簧端点的距离l1p=β2l2p;端部平直段的长度l1=l1p‑Δl1,对满足刚度要求的端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的等效单片根部厚度he进行计算,即<mrow><msub><mi>h</mi><mi>e</mi></msub><mo>=</mo><mroot><mrow><msub><mi>K</mi><mi>M</mi></msub><msub><mi>G</mi><mrow><mi>x</mi><mo>-</mo><mi>F</mi></mrow></msub></mrow><mn>3</mn></mroot><mo>;</mo></mrow>其中,(2)端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的片数N及各片根部厚度h2的设计:A步骤:确定各片弹簧根部厚度的最大许用厚度[h2]:根据端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的一半长度L,宽度b,所受的一半载荷P,安全许用应力[σ],及步骤(1)中计算所得到的he,确定各片根部厚度的最大许用厚度[h2],即<mrow><mo>&lsqb;</mo><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub><mo>&rsqb;</mo><mo>=</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>bh</mi><mi>e</mi><mn>3</mn></msubsup><mo>&lsqb;</mo><mi>&sigma;</mi><mo>&rsqb;</mo></mrow><mrow><mn>6</mn><mi>P</mi><mi>L</mi></mrow></mfrac><mo>;</mo></mrow>B步骤:钢板弹簧片数N及各片根部厚度h2的设计:选取端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的片数初始值N,其中,N可为2~5之间的整数;所设计的端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的根部厚度相等,即都等于h2;根据A步骤中确定的[h2],及步骤(1)中计算所得到的he,对端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的根部厚度h2进行设计,即<mrow><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mroot><mi>N</mi><mn>3</mn></mroot></mfrac><msub><mi>h</mi><mi>e</mi></msub><mo>;</mo></mrow>若h2≤[h2],则h2即为端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的各片根部厚度设计值,所对应的钢板弹簧片数N,即为端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的设计片数;若h2>[h2],则取片数值N=N+1,返回继续执行B步骤,对增加1片情况下的根部厚度h2进行设计,直到当h2≤[h2]时,端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的片数及各片根部厚度设计完毕;(3)端部和根部加强型少片变截面钢板弹簧的各片端部平直段的厚度和长度的设计:I步骤:根据步骤(2)中设计所得到的h2,确定第1片钢板弹簧抛物线段的厚度比β1,即<mrow><msub><mi>&beta;</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfenced open = "{" close = ""><mtable><mtr><mtd><mn>0.60</mn></mtd><mtd><mrow><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub><mo>&Element;</mo><mo>&lsqb;</mo><mn>5</mn><mo>,</mo><mn>10</mn><mo>&rsqb;</mo><mi>m</mi><mi>m</mi></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0.55</mn></mtd><mtd><mrow><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub><mo>&Element;</mo><mo>(</mo><mn>10</mn><mo>,</mo><mn>15</mn><mo>&rsqb;</mo><mi>m</mi><mi>m</mi></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0.50</mn></mtd><mtd><mrow><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub><mo>&Element;</mo><mo>(</mo><mn>15</mn><mo>,</mo><mn>20</mn><mo>&rsqb;</mo><mi>m</mi><mi>m</mi></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0.45</mn></mtd><mtd><mrow><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub><mo>&Element;</mo><mo>(</mo><mn>20</mn><mo>,</mo><mn>25</mn><mo>&rsqb;</mo><mi>m</mi><mi>m</mi></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0.40</mn></mtd><mtd><mrow><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub><mo>&Element;</mo><mo>(</mo><mn>25</mn><mo>,</mo><mn>30</mn><mo>&rsqb;</mo><mi>m</mi><mi>m</mi></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0.35</mn></mtd><mtd><mrow><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub><mo>&Element;</mo><mo>(</mo><mn>30</mn><mo>,</mo><mn>35</mn><mo>&rsqb;</mo><mi>m</mi><mi>m</mi></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>;</mo></mrow>
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