[发明专利]非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算法

摘要

本发明涉及非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算法，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、主簧和副簧的初始切线弧高设计值，在接触载荷仿真计算的基础上，对非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的挠度特性进行仿真计算。通过实例仿真计算和样机加载挠度试验测试可知，本发明所提供的非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算法是正确的，为非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧初始切线弧高和主副簧间隙的仿真验证，提供了可靠的技术基础。利用该方法可提产品的设计水平、质量和性能，进一步提高车辆的行驶平顺性；同时，还可以降低设计和试验测试费用，加快产品开发速度。

主权项

非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算法，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，确保满足板簧渐变刚度、主簧应力强度及悬架偏频特性的设计要求，即非等偏频一级渐变刚度板簧；根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主簧和副簧的初始切线弧高，在接触载荷仿真计算的基础上，对非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性进行仿真计算，具体仿真计算步骤如下：(1)末片主簧下表面和首片副簧上表面的初始曲率半径RM0b和RA0a的确定：I步骤：末片主簧下表面初始曲率半径RM0b的确定根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，首片主簧的一半夹紧长度L1，主簧初始切线弧高HgM0，确定末片主簧下表面初始曲率半径RM0b，即RM0b=L12+HgM022HgM0+Σi=1nhi;]]>II步骤：首片副簧上表面初始曲率半径RA0a的确定根据首片副簧的一半夹紧长度LA1，副簧初始切线弧高HgA0，确定首片副簧上表面初始曲率半径RA0a，即RA0a=LA12+HgA022HgA0;]]>(2)非等偏频一级渐变刚度板簧的开始接触载荷Pk的仿真计算：根据非等偏频一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，首片主簧的一半夹紧跨长度L1，步骤(1)中所确定的RM0b和RA0a，对渐变刚度板簧开始接触载荷Pk进行仿真计算，即Pk=EbhMe3(RA0a-RM0b)6L1RM0bRA0a;]]>式中，hMe为主簧根部重叠部分的等效厚度，(3)主副簧完全接触时的末片主簧下表面曲率半径RMwb表达式的建立：a步骤：完全接触时的主簧挠度fMw表达式的建立根据主簧夹紧刚度KM，主副簧夹紧复合刚度KMA，步骤(2)中仿真验算所得到的Pk，以完全接触载荷Pw为参变量，建立主副簧完全接触时的主簧挠度fMw表达式，即fMw=fMk+fMkw=PkKM+∫PkPwdPKkwP=PkKM+1AlnAPw+BAPK+B;]]>式中，A、B和C为所定义的渐变挠度计算的中间变量，B＝‑CPk，b步骤：完全接触时的主簧切线弧高表达式hgMw的建立根据主簧初始切线弧高HgM0，a步骤中所建立的fMw，以完全接触载荷Pw为参变量，建立在主副簧完全接触时的主簧切线弧高表达式HgMw，即HgMw=HgM0-fMw=HgM0-PkKM-1AlnAPw+BAPK+B;]]>c步骤：完全接触时的末片主簧下表面曲率半径RMwb表达式的建立根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，首片主簧的一半夹紧长度L1，b步骤中所建立的HgMw，以完全接触载荷Pw为参变量，建立主副簧完全接触时的末片主簧下表面曲率半径表达式RMwb，即RMwb=L12+HgMw22HgMw+Σi=1nhi;]]>(4)非等偏频一级渐变刚度板簧的完全接触载荷的仿真计算：根据非等偏频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，步骤(1)中所确定的RM0b，步骤(2)中所得到的hMe和Pk，步骤(3)的c步骤中所建立的RMwb，以完全接触载荷Pw为参变量，建立完全接触载荷仿真计算数学模型，即6(Pw-Pk)RM0bRMwbL1-EbhMe3(RMwb-RM0b)=0;]]>利用Matlab计算程序，求解上述数学模型，便可得到非等偏频一级渐变钢板弹簧的完全接触载荷的仿真计算值Pw。(5)非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算：根据主簧夹紧刚度KM，主副簧夹紧复合刚度KMA，额定载荷PN，步骤(2)中仿真计算得到的Pk，步骤(4)中仿真计算得到的Pw，对非等偏频一级渐变刚度板簧在不同载荷下的挠度特性进行仿真计算，即fM=PKM,0≤P<PkPkKM+1AlnAP+BAPk+B,Pk≤P≤PwPkKM+1AlnAPw+BAPk+B+(P-Pw)KMA,Pw<P≤PN.]]>