[发明专利]非端部接触式少片抛物线型主副簧各片应力的计算方法

摘要

本发明涉及非端部接触式少片抛物线型主副簧各片应力的计算方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、副簧起作用载荷、及主副簧所受载荷，对各片主簧和副簧在任意位置处的应力进行计算。通过实例计算及ANSYS仿真验证可知，利用该方法可得到准确、可靠的各片主簧和副簧在任意位置处的应力计算值，为非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的各片主簧和副簧不同位置处的应力计算提供了准确的计算方法，可提高产品的设计水平、性能和使用寿命及车辆行驶平顺性；同时，还可降低产品的设计和试验费用，加快开发速度。

主权项

1.非端部接触式少片抛物线型主副簧各片应力的计算方法，其中，少片抛物线型变截面主副簧的一半对称结构由根部平直段、抛物线段、端部平直段三段构成，各片主簧的端部非同构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，分别大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度；副簧长度小于主簧长度，副簧触点与主簧抛物线段之间设有主副簧间隙，当板簧所受载荷大于副簧起作用载荷时，副簧触点与主簧抛物线段内某点相接触，主副簧共同起作用；当主副簧接触之后，各片主副簧的端点力不相同，且与副簧相接触的末片主簧除了受端点力之外，还受副簧触点支撑力的作用；在各片主副簧的结构参数、弹性模量、副簧起作用载荷、及主副所承受载荷给定情况下，对非端部接触式少片抛物线型主副簧的各片主簧和各片副簧在不同位置处的应力进行计算，具体计算步骤如下：(1)非端部接触式少片抛物线型主副簧的各片主簧和副簧的一半刚度计算：I步骤：主副簧接触之前的各片主簧的一半刚度K_Mi计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度L_M，主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h_2M，宽度b，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的水平距离l_2M，第i片主簧的抛物线段的厚度比β_i，i＝1,2,…,m，对主副簧接触之前的各片主簧的一半刚度K_Mi进行计算，即式中，G_x－Di为第i片主簧的端点变形系数，II步骤：主副簧接触之后的各片主簧的一半刚度K_MAi计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的水平距离l_2M，主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h_2M，第i片主簧的抛物线段的厚度比β_i，i＝1,2,…,m；副簧片数n，副簧的一半长度L_A，各片副簧的根部平直段的厚度h_2A，副簧抛物线段的根部到副簧端点的水平距离l_2A，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，第j片副簧的抛物线段的厚度比β_Aj，j＝1,2,…,n，对主副簧接触之后的各片主簧的一半刚度K_MAi进行计算，即式中，G_x－DAj为第j片副簧的端点变形系数，G_x－DAT为n片叠加副簧的总端点变形系数，即G_x－BC为在端点受力情况下的第m片主簧在抛物线段与副簧接触点处的变形系数，G_x‑Dpm为在主副簧接触点受力情况下的第m片主簧的端点变形系数，G_x‑BCp为在主副簧接触点受力情况下的第m片主簧在抛物线段与副簧接触点处的变形系数，即III步骤：各片副簧的一半刚度K_Aj计算：根据少片抛物线型变截面钢板弹簧副簧的一半长度L_A，副簧片数n，各片副簧的根部平直段的厚度h_2A，宽度b，副簧抛物线段的根部到副簧端点的水平距离l_2A，弹性模量E，第j片副簧的抛物线段的厚度比β_Aj，j＝1,2,…,n，对各片副簧的一半刚度K_Aj进行计算，即(2)非端部接触式少片抛物线型主副簧的各片主簧和副簧的端点力计算：i步骤：各片主簧的端点力计算：根据少片抛物线型变截面主副簧所受载荷的一半即单端点载荷P，副簧起作用载荷P_K，主簧片数m，I步骤中计算得到的K_Mi，及II步骤中计算所得到的K_MAi，对各片主簧的端点力P_i进行计算，即ii步骤：各片副簧的端点力计算：根据少片抛物线型变截面主副簧所受载荷的一半即单端点载荷P，副簧起作用载荷P_K，主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h_2M，副簧片数n，各片副簧的根部平直段的厚度h_2A，II步骤中计算得到的K_MAi、G_x‑BC、和G_x‑DAT，及III步骤中计算得到的K_Aj，对各片副簧的端点力P_Aj进行计算，即(3)非端部接触式少片抛物线型主副簧的各片主簧在不同位置x处的应力计算：A步骤：前m‑1片主簧在不同位置x处的应力计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度L_M，主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h_2M，宽度b，主簧抛物线段的根部到主簧端点的水平距离l_2M，前m‑1片主簧的抛物线段的厚度比β_i，i步骤中计算得到的P_i，以主簧自由端为坐标原点，可对少片抛物线型变截面主簧的前m‑1片主簧在不同位置x处的应力σ_i进行计算，i＝1,2,…,m‑1，即式中，h_2M(x)为主簧的抛物线段在x位置处的厚度，B步骤：第m片主簧在不同位置x处的应力计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度L_M，主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h_2M，宽度b，主簧抛物线段的根部到主簧端点的水平距离l_2M，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，i步骤中计算得到的P_m，ii步骤中计算得到的P_Aj，以主簧端点为坐标原点，可对第m片主簧在不同位置x处的应力σ_m进行计算，即式中，h_2M(x)为主簧的抛物线段在x位置处的厚度，(4)非端部接触式少片抛物线型主副簧的各片副簧在不同位置x处的应力计算：根据少片抛物线型变截面副簧的一半长度L_A，副簧片数n，各片副簧的根部平直段的厚度h_2A，宽度b，副簧抛物线段的根部到副簧端点的水平距离l_2A，第j片副簧的抛物线段的厚度比β_Aj，ii步骤中计算得到的P_Aj，以副簧端点为坐标原点，可对各片副簧在不同位置x处的应力σ_Aj进行计算，j＝1,2,…,n，即式中，h_2A(x)为副簧的抛物线段在x位置处的厚度，