[发明专利]基于复合刚度的一级渐变刚度板簧末片副簧的调整设计法

摘要

本发明涉及基于复合刚度的一级渐变刚度板簧末片副簧的调整设计法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量，对主副簧复合加紧刚度进行验算，在此基础上，根据复合加紧刚度设计要求值，对一级渐变刚度板簧末片副簧的长度或厚度进行调整设计。通过样机加载挠度及刚度试验可知，本发明所提供的基于复合刚度的一级渐变刚度板簧末片副簧的调整设计法是正确的，可在复合加紧刚度验算的基础上，对末片副簧进行精确调整设计，为一级渐变刚度板簧设计奠定了可靠的技术基础。利用该方法可确保板簧复合加紧刚度满足设计要求，提高产品设计水平、性能及车辆行驶平顺性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

主权项

基于复合刚度的一级渐变刚度板簧末片副簧的调整设计法，其中，各片板簧为以中心穿装孔对称的结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；通过主簧和副簧的初始切线弧高及渐变间隙，确保满足悬架偏频和主簧应力强度的设计要求，即非等渐变偏频型一级渐变刚度板簧；根据各片板簧的结构参数、弹性模量，在复合夹紧刚度验算的基础上，以主副簧复合夹紧刚度设计要求值为目标，对一级渐变刚度板簧末片副簧的长度或厚度进行调整设计，确保主副簧的复合夹紧刚度满足设计要求，具体调整设计步骤如下：(1)一级渐变刚度板簧的各不同片数重叠段的等效厚度计算：根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,...,n；副簧片数m，各片副簧的厚度hAj，j＝1,2,...,m；主副簧的总片数N＝n+m，对一级渐变刚度板簧的各不同片数k重叠段的等效厚度hke进行计算，k＝1,2,...,N，即hke=Σi=1khi33,1≤k≤nΣi=1nhi3+Σj=1khAj33,n+1≤k≤N;]]>(2)一级渐变刚度板簧的主副簧复合夹紧刚度KMA的验算：根据一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，各片主簧的一半夹紧长度Li，i＝1,2,...,n；副簧片数m，各片副簧的一半夹紧长度LAj＝Ln+j，j＝1,2,...,m；主副簧的总片数N＝n+m；步骤(1)中计算得到的hke，k＝1,2,...,N，对主副簧复合夹紧刚度KMA进行验算，即KMA=bE2[(L1-L2)3h1e3+Σk=2N-1(L1-Lk+1)3-(L1-Lk)3hke3+L13-(L1-LN)3hNe3];]]>(3)基于复合夹紧刚度的末片副簧的调整设计：根据主副簧复合夹紧刚度KMA设计要求值，及步骤(2)中验算得到的KMA；当验证值KMA小于设计要求值，则根据一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；各片主簧夹紧长度Li，i＝1,2,...,n；副簧片数m，前m‑1片副簧的一半夹紧长度LAj＝Ln+j，j＝1,2,...,m‑1，主副簧的总片数N＝n+m，及步骤(1)中计算得到的hke，k＝1,2,...,N，以主副簧复合夹紧刚度KMA设计要求值为目标，对末片副簧的一半夹紧长度LAm进行调整设计，即LAm=L1-bE2KMA-Σk=2N-2(L1-Lk+1)3-(L1-Lk)3hke3-L13hNe3-(L1-L2)3h1e3[1hN-1e3-1hNe3]3;]]>即末片副主簧的一半作用长度LAmt＝LAm+L0/2；当验证值KMA大于设计要求值，则根据一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，各片主簧夹紧长度Li，i＝1,2,...,n；副簧片数m，各片副簧的一半夹紧长度LAj＝Ln+j，j＝1,2,...,m，主副簧簧的总片数N＝n+m，及步骤(1)中计算得到的hke，k＝1,2,...,N‑1，以主副簧复合夹紧刚度KMA设计要求值为目标，对末片副簧的厚度hAm进行调整设计，即hAm=L13-(L1-LN)3bE2KMA-(L1-L2)3h1e3-Σk=2N-1(L1-Lk+1)3-(L1-Lk)3hke3-hN-1e33;]]>(4)调整设计之后的主簧夹紧刚度的ANSYS仿真验证：根据末片副簧调整设计之后的各片主簧和副簧的厚度和一半夹紧长度，建立一半对称夹紧结构的ANSYS仿真模型，在端点施加一集中力F，对其进行ANSYS变形仿真及复合夹紧刚度验证，仿真所得到的最大挠度为fMmax，则主副簧复合夹紧刚度的ANSYS仿真验证值KMA＝2F/fMmax。