[发明专利]高强度一级渐变刚度板簧的各片副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副簧下料长度的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可各片主簧和副簧结构参数，弹性模量，主簧初始切线弧高，开始接触载荷，在副簧初始切线弧高设计及首片副簧初始曲面形状计算的基础上，通过曲面微元及叠加计算，对各片副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副簧下料长度的设计方法是正确的，为CAD软件开发奠定了重要技术基础。利用该方法可得到精确的各片副簧下料长度设计值，可提高材料节省率，改善加工工艺，提高生产效率；同时，降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

主权项

高强度一级渐变刚度板簧的各片副簧下料长度的设计方法，其中，板簧采用高强度钢板，各片板簧以中心穿装孔的对称结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；通过主簧与副簧的初始切线弧高及渐变间隙，确保满足板簧接触载荷、渐变刚度及悬架在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，主簧切线弧高，弹性模量，开始接触载荷，在对副簧初始切线弧高设计的基础上，通过副簧曲面形状计算及曲面微元叠加，对高强度一级渐变刚度板簧的各片副簧的下料长度进行设计，具体设计步骤如下：(1)高强度一级渐变刚度板簧的首片副簧上表面初始曲率半径RA0a计算：A步骤：首片主簧上表面初始曲率半径RM0a的计算根据首片主簧的一半夹紧长度L1，主簧初始切线弧高HgM0，对首片主簧上表面初始曲率半径RM0a进行计算，即RM0a=L12+HgM022HgM0;]]>B步骤：末片主簧下表面初始曲率半径RM0b的计算根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；及A步骤中计算得到的RM0a，对末片主簧下表面初始曲率半径RM0b进行计算，即RM0b=RM0a+Σi=1nhi;]]>C步骤：首片副簧上表面初始曲率半径RA0a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；首片主簧的一半夹紧长度L1，主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；开始接触载荷Pk，及B步骤中计算得到的RM0b，对首片副簧上表面初始曲率半径RA0进行计算，即RA0a=RM0bEbhMe3EbhMe3-6RM0bPkL1;]]>式中，hMe为主簧根部重叠部分等效厚度，(2)高强度一级渐变刚度板簧的副簧初始切线弧高HgA0的确定：根据首片副簧的一半夹紧长度LA1，步骤(1)的C步骤中计算得到的RA0a，确定副簧初始切线弧高HgA0，即HgA0=RA0a-RA0a2-LA12;]]>(3)高强度一级渐变刚度板簧的首片副簧初始曲面形状fA1x的计算：根据高强度一级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；首片副簧的厚度hA1，首片副簧的一半夹紧长度LA1；步骤(2)中所确定的HgA0，以距离板簧对称中心L0/2的位置为坐标原点，对首片副簧初始曲面形状fA1x进行计算，即fA1x=GA1xFA1ehA113,0≤x≤LA1;]]>式中，GA1x为首片副簧在任意位置x处的变形系数，0≤x≤LA1；FA1e为基于初始切线弧高HgA0的首片副簧的等效端点力，(4)高强度一级渐变刚度板簧的首片副簧下料长度LA1C的设计:根据首片副簧的一半夹紧长度LA1，骑马螺栓夹紧距的一半L0，以ΔL为曲面微元长度，将LA1划分N1＝LA1/ΔL个曲面微元，依据步骤(3)中计算得到的fA1x及在任意位置xj处的曲面弧高0≤xj≤LA1，j＝1,2,…,N1+1，利用叠加原理对首片副簧的下料长度LA1C的进行设计，即LA1C=2Σj=1N1ΔL2+(fA1xj+1-fA1xj)2+L0;]]>(5)高强度一级渐变刚度板簧的其他各片副簧下料长度的设计：根据副簧片数m，首片副簧的一半夹紧长度LA1，其他各片副簧的一半夹紧长度LAj，及其他各片副簧与首片副簧的一半夹紧长度之差ΔLAj1＝LA1‑LAj，j＝2,..,m，步骤(4)中设计得到的LA1C，对其他各片副簧下料长度的设计进行设计，即LAjC＝LA1C‑2ΔLAj1，j＝2,..,m。