[发明专利]端部接触式少片根部加强型主副簧各片应力的计算方法

摘要

本发明涉及端部接触式少片根部加强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。本发明可根据端部接触式少片根部加强型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不同位置处的应力进行计算。通过实例及ANSYS仿真验证可知，该发明所提供的端部接触式少片根部加强型主副簧各片应力的计算方法是正确的，可得到准确可靠的各片在不同位置处的应力计算值，为各片主簧和副簧的应力计算提供了可靠的计算方法，可提高端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的设计水平、产品质量和使用寿命及车辆行驶平顺性；同时，还可降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

主权项

1.端部接触式少片根部加强型主副簧各片应力的计算方法，其中，端部接触式少片根部加强型主副簧的一半对称结构是由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直段4段构成，其中，斜线段对弹簧根部起加强作用；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，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度；副簧长度小于主簧长度，当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧触点与主簧端部平直段内某点相接触；主副簧接触之后，主副簧各片的端点受力不相同，且与副簧相接触的1片主簧除了受端点力之外，还受副簧接触点的支撑力；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受载荷给定情况下，对端部接触式少片根部加强型主副簧的各片主簧和副簧的应力进行计算，具体计算步骤如下：(1)端部接触式少片根部加强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KMi计算：根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度LM，宽度b，斜线段长度Δl，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l2M，主簧斜线段的厚度比γM，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，i＝1,2,…,m，对主副簧接触之前的各片根部加强型变截面主簧的一半刚度KMi进行计算，即式中，Gx‑Ei为主副簧未接触之前的在端点受力情况下的第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KMAi计算：根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度LM，宽度b，斜线段长度Δl，弹性模量E，主簧抛物线根部到主簧端点的距离l2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l2M，主簧斜线段的厚度比γM，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，i＝1,2,…,m；副簧的一半长度LA，副簧片数n，各片副簧的根部平直段的厚度h2A，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l2Ap，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离l2A，副簧斜线段的厚度比γA，第j片副簧的抛物线段的厚度比βAj，j＝1,2,…,n，副簧触点与主簧端点的水平距离l0，对主副簧接触之后各片主簧的一半刚度KMAi进行计算，即式中，其中，G_x‑EAT为n片叠加副簧的总端点变形系数，G_x‑EAj为第j片副簧的端点变形系数，即Gx‑DE为端点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点的变形系数，即Gx‑Ezm为主副簧接触点受力情况下的第m片主簧的端点变形系数，即Gx‑DEz为主副簧接触点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点的变形系数，即III步骤：各片副簧的一半刚度KAj计算：根据少片根部加强型变截面副簧的一半长度LA，宽度b，斜线段的长度Δl，各片副簧的根部平直段的厚度h2A，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l2Ap，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离l2A，副簧斜线段的厚度比γA，副簧片数n，其中，第j片副簧的抛物线段的厚度比βAj，j＝1,2,…,n，对各片副簧的一半刚度KAj进行计算，即式中，(2)端部接触式少片根部加强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：根据少片根部加强型主副簧所受载荷的一半即单端点载荷P，副簧起作用载荷PK，主簧片数m，I步骤中计算得到的KMi，及II步骤中计算所得到的KMAi，对各片主簧的端点力Pi进行计算，即ii步骤：各片副簧的端点力计算：根据少片根部加强型主副簧所受载荷的一半即单端点载荷P，副簧起作用载荷PK，主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，副簧片数n，各片副簧的根部平直段的厚度h2A，II步骤中计算得到的KMAi、Gx‑DE、Gx‑DEz和Gx‑EAT，及III步骤中计算得到的KAj，对各片副簧的端点力PAj进行计算，即(3)端部接触式少片根部加强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片主簧在不同位置处的应力计算：根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度LM，主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，宽度b，斜线段长度Δl，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l2M，主簧斜线段的厚度比γM，前m‑1片主簧的抛物线段的厚度比βi，i步骤中计算得到的Pi，i＝1,2,…,m‑1，以主簧端点为坐标原点，可对少片根部加强型变截面主簧的前m‑1片主簧在不同位置x处的应力进行计算，即式中，h_2Mpi(x)为第i片主簧的抛物线段在x位置处的厚度，为第i片主簧的斜线段在x位置处的厚度，B步骤：第m片主簧应力的计算：根据少片根部加强型变截面钢板弹簧主簧的一半长度LM，宽度b，安装间距的一半l3，斜线段长度Δl，主簧根部平直段的厚度h2M，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l2M，主簧斜线段的厚度比γM，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比βm，副簧触点与主簧端点的水平距离l0，i步骤中计算得到的Pm，ii步骤中计算得到的PAj，以主簧端点为坐标原点，对第m片根部加强型变截面主簧在不同位置x处的应力σm进行计算，即式中，h_2Mpm(x)为第m片主簧的抛物线段在x位置处的厚度，即h_2Mm(x)为第m片主簧的斜线段在x位置处的厚度，即(4)端部接触式少片根部加强型主副簧的各片副簧在不同位置x处的应力计算：根据少片根部加强型变截面副簧的一半长度LA，各片副簧的根部平直段的厚度h2A，宽度b，斜线段的长度Δl，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l2Ap，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离l2A，副簧斜线段的厚度比γA，副簧片数n，其中，第j片副簧的抛物线段的厚度比βAj，j＝1,2,…,n，ii步骤中计算得到的PAj，以副簧端点为坐标原点，可对各片根部加强型变截面钢板弹簧副簧在不同位置x处的应力σAj进行计算，即式中，h_2Apj(x)为第j片副簧的斜线段在x位置处的厚度，即h_2Aj(x)为第j片副簧的抛物线段在x位置处的厚度，即