[发明专利]高强度一级渐变刚度板簧的各片主簧下料长度的设计方法

摘要

本发明涉及高强度一级渐变刚度板簧的各片主簧下料长度的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据所设计的高强度一级渐变刚度板簧的各片主簧和副簧结构参数，弹性模量，额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值，在主簧初始切线弧高设计及首片主簧曲面形状计算的基础上，通过将首片主簧曲面划分成为多个微曲面单元，利用叠加原理，对各片主簧下料长度进行精确设计。通过样机下料加工试验可知，本发明所提供的高强度一级渐变刚度板簧的各片主簧下料长度的设计方法是正确的。利用该方法可得到精确的各片主簧下料长度设计值，不仅节省材料，提高经济效益，而且还可提高生产效率，降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

主权项

1.高强度一级渐变刚度板簧的各片主簧下料长度的设计方法，其中，板簧采用高强度钢板，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，确保满足板簧渐变刚度及悬架在不同渐变载荷下的偏频保持不变的设计要求，即等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，额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高，在初始曲面形状计算的基础上，通过曲面微元及叠加计算，对高强度一级渐变刚度板簧的各片主簧的下料长度进行设计，其特征在于采用以下具体设计步骤：(1)在载荷P∈[Pk,Pw]范围内的主副簧渐变复合夹紧刚度KkwP的计算：根据开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw，主簧夹紧刚度KM，主副簧复合夹紧刚度KMA，对高强度一级渐变刚度板簧在载荷P∈[Pk,Pw]范围内的渐变复合夹紧刚度KkwP进行计算，即(2)高强度一级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高HgM0的确定：根据开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw，额定载荷PN，主簧夹紧刚度KM，主副簧复合夹紧刚度KMA，及在额定载荷PN下的剩余切线弧高HgMsy，及步骤(1)中计算所得到的KkwP，对高强度一级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高HgM0进行确定，即(3)高强度一级渐变刚度板簧的首片主簧下料长度的设计：A步骤：首片主簧的等效端点力F1e的计算根据高强度一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的厚度h1，首片主簧的一半夹紧长度L1，步骤(2)中所确定的HgM0，对基于初始切线弧高的首片主簧的等效端点力F1e进行计算，即B步骤：首片主簧在任意位置处的变形系数GMx的计算根据高强度一级渐变刚度板簧的宽度b，骑马螺栓夹紧距的一半L0，弹性模量E；首片主簧的一半夹紧长度L1，以距离板簧对称中心L0/2的位置为坐标原点，对首片主簧在任意位置x处的变形系数GMx进行计算，即C步骤：首片主簧初始曲面形状fMx，0≤x≤L1的计算根据首片主簧的厚度h1，首片主簧的一半夹紧长度L1，A步骤中计算得到的F1e，B步骤中计算得到的GMx，对首片主簧初始曲面形状fMx进行计算，即D步骤：首片主簧下料长度L1C的设计根据首片主簧的一半夹紧长度L₁，骑马螺栓夹紧距的一半L₀，首片主簧两端吊耳的中径d_e，以ΔL为曲面微元长度，在0～L₁范围内划分为N_c＝L₁/ΔL个曲面微元，依据C步骤计算得到的首片主簧初始曲面形状0≤x≤L₁，及在任意位置x_j处的曲面高度0≤x_j≤L₁，j＝1,2,…,N_c+1，利用叠加原理对首片主簧的下料长度L_1c进行设计，即(4)高强度一级渐变刚度板簧的其他各片主簧下料长度的设计：根据主簧片数n，首片主簧的一半作用长度L1t，其他n‑1片主簧的一半作用长度Lit，及其他n‑1片主簧与首片主簧的一半作用长度之差ΔL1it＝L1t‑Lit，i＝2,..,n，吊耳的中径de，步骤(3)中设计得到的L1C,对其他各片主簧的下料长度进行设计，即LiC＝L1C‑2πde‑2ΔL1it,i＝2,..,n。