[发明专利]端部非等构少片两端加强型板簧限位挠度的设计方法

摘要

本发明涉及端部非等构少片两端加强型板簧限位挠度的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片弹簧的结构参数、弹性模量、最大许用安全应力及限位块自由长度，对端部非等构的少片两端加强型钢板弹簧的限位挠度进行设计。通过样机加载变形试验测试可知，本发明所提供的端部非等构少片两端加强型板簧限位挠度的设计方法是正确的，可得到准确可靠的限位挠度设计值，为端部非等构的少片两端加强型钢板弹簧的设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法可提高产品设计水平、质量和性能及车辆行驶平顺性，同时，降低产品设计和试验测试费用，加快产品开发速度。

主权项

端部非等构少片两端加强型板簧限位挠度的设计方法，其中，端部非等构的少片两端加强型变截面钢板弹簧的一半对称结构由根部平直段、根部斜线段、抛物线段、端部斜线段和端部平直段5段构成，根部平直段和抛物线段之间设有一根部斜线段，对变截面钢板弹簧的根部起加强作用；抛物线段和端部平直段之间设有一端部斜线段，对变截面钢板弹簧的端部起加强作用；各片弹簧的端部非等构，即第1片弹簧端部平直段的厚度和长度，大于其他各片的厚度和长度，以满足第1片弹簧复杂受力的要求；在各片弹簧的结构参数、弹性模量、最大许用安全应力及限位块自由长度给定情况下，对端部非等构的少片两端加强型钢板弹簧的限位挠度进行设计，具体设计步骤如下：(1)端点受力情况下的两端加强型钢板弹簧首片弹簧端点变形系数Gx‑F1的计算：根据少片两端加强型变截面钢板弹簧的一半长度LM，宽度b，安装间距的一半l3，根部斜线段长度Δl2，端部斜线段长度Δl1，根部斜线段的根部到弹簧端点的距离l2M，抛物线根部到弹簧端点的距离l2Mp，根部斜线段的厚度比γM，第1片弹簧的抛物线段的厚度比β1，第1片弹簧的端部斜线段的厚度比μM1，第1片弹簧的端部斜线段的根部到弹簧端点的距离l1Mp1，第1片弹簧的端部斜线段的端部到弹簧端点的距离l1M1，弹性模量E，对端点受力情况下的首片弹簧在端点处的变形系数Gx‑F1进行计算，即Gx-F1=4[(LM-L3/2)3-l2M3]Eb-8l2Mp3/2(l1Mp13/2-l2Mp3/2)EbγM3+6Δl2(2l2Ml2MpγM3-4l2Ml2MpγM2lnγM)EbγM2(γM-1)3+6Δl2(4l2Mp2γM-l2Mp2+3l2M2γM2-4l2M2γM3+l2M2γM4-3l2Mp2γM2-2l2Ml2MpγM+2l2M2γM2lnγM)EbγM2β13(γM-1)3+6Δl1(4l1M12μM1-l1M12-3l1M12μM12+3l1Mp12μM12-4l1Mp12μM13+l1Mp12μM11+2l1M12μM12lnμM1)EbγM3β13μM12(μM1-1)3+6Δl1(2l1M1l1Mp1μM13-4l1M1l1Mp1μM12lnμM1+2l1Mp12μM12lnμM1-2l1M1l1Mp1μM1)EbγM3β13μM12(μM1-1)3+4l1M13EbγM2β13μM13+12Δl2l2Mp2γM2lnγMEbγM2β13(γM-1)3;]]>(2)两端加强型钢板弹簧首片弹簧在夹紧状态下的一半刚度KM1的计算：根据少片两端加强型变截面钢板弹簧的根部厚度h2M，及步骤(1)中计算得到的Gx‑F1，确定首片弹簧在夹紧状态下的一半刚度KM1，即KM1=h2M3Gx-F1;]]>(3)基于最大许用安全应力的首片弹簧所受的一半最大载荷Fmax的计算：根据少片两端加强型变截面钢板弹簧的一半长度LM，宽度b，安装间距的一半l3，根部厚度h2M，及最大许用安全应力[σ]，确定基于最大许用安全应力的首片弹簧所受的一半最大载荷Fmax，即Fmax=bh2M2[σ]6(LM-L3/2);]]>(4)端部非等构的少片两端加强型钢板弹簧限位挠度hxw的设计：I步骤：根据步骤(2)中计算得到的KM1，及步骤(3)中所确定的Fmax，对最大载荷下的钢板弹簧的端部变形fm进行计算，即fm=FmaxKM1;]]>II步骤：根据限位块的自由长度Lxw，及I步骤中计算得到的fm，确定端部非等构的少片两端加强型钢板弹簧的限位挠度，即hxw=fm-43Lxw.]]>