[发明专利]高强度两级渐变刚度板簧的最大限位挠度的设计方法

摘要

本发明涉及高强度两级渐变刚度板簧的最大限位挠度的设计方法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据高强度两级渐变刚度板簧的结构参数、弹性模量、最大许用应力、额定载荷、第1次和第2次接触载荷，对其最大限位挠度进行设计。通过样机试验可知，本发明所提供的高强度两级渐变刚度板簧的最大限位挠度的设计方法是正确的，为高强度两级渐变刚度板簧设计提供了可靠设计技术。利用该方法可得到准确可靠的最大限位挠度设计值，通过限位装置可对板簧起到有效保护，防止因受冲击而断裂，从而提高板簧使用寿命，提高产品的设计水平、质量及车辆行驶平顺性和安全性；同时，还可降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

主权项

高强度两级渐变刚度板簧的最大限位挠度的设计方法，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；板簧由主簧和两级副簧构成，通过主簧和两级副簧的初始切线弧高及两级渐变间隙，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，即等偏频型高强度两级渐变刚度板簧；依据最大许用应力及最大许用载荷所对应的最大挠度，作为板簧最大限位挠度，并根据最大限位挠度设置一限位装置，对板簧起保护作用，防止板簧因受冲击而断裂，提高板簧使用寿命；根据各片板簧的结构参数、弹性模量、最大许用应力、额定载荷及接触载荷，对高强度两级渐变刚度板簧的最大限位挠度进行设计，具体设计步骤如下：(1)高强度两级渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax的确定：A步骤：各不同片数l重叠段的等效厚度计算根据主簧的片数n,主簧各片的厚度hi，i＝1,2,...,n；第一级副簧的片数m1，第一级副簧各片的厚度hA1j,j＝1,2,...,m1；第二级副簧的片数m2,第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,...,m2；主簧与第一级副簧的片数之和N1＝n+m1，主副簧的总片数N＝n+m1+m2，对渐变刚度钢板弹簧的不同片数l重叠段的等效厚度hle进行计算，l＝1,2,...,N，即hle=Σi=1lhi33,1≤l≤nΣi=1nhi3+Σj=1l-nhA1j33,n+1≤l≤N1Σi=1nhi3+Σj=1m1hA1j3+Σk=1l-N1hA2k33,N1+1≤l≤N;]]>其中，主簧根部重叠部分的等效厚度hMe＝hne；主簧与第一级副簧的根部重叠部分的等效厚度hMA1e＝hN1e；主副簧的根部重叠部分的总等效厚度hMA2e＝hNe；B步骤：主簧的最大厚度板簧的厚度hmax确定根据主簧的片数n,主簧各片的厚度hi，i＝1,2,...,n，对主簧的最大板簧厚度的厚度hmax进行确定，即hmax＝max(hi)，i＝1,2,...,n；C步骤：最大许用载荷Pmax的确定根据高强度两级渐变刚度板簧的宽度b，最大许用应力[σ]；主簧首片的一半夹紧长度L1，第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，A步骤中计算得到的hMe、hMA1e和hMA2e，及B步骤中所确定的hmax，对最大许用载荷Pmax进行确定，即Pmax=hMA2e3b[σ]3L1h1max-hMA2e3Pk1hMe3-hMA2e3(Pk2-Pk1)hMA1e3+Pk2;]]>(2)高强度两级渐变刚度板簧的主簧夹紧刚度KM的计算：根据高强度两级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧的片数n，主簧各片的一半夹紧长度Li，及步骤(1)中计算得到的hle，l＝i＝1,2,...,n,对主簧夹紧刚度KM进行计算，即KM=bE2[(L1-L2)3h1e3+Σl=2n-1(L1-Ll+1)3-(L1-Ll)3hle3+L13-(L1-Ln)3hne3],l=1,2,...,n;]]>(3)高强度两级渐变刚度板簧的主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1的计算：根据高强度两级渐变刚度钢板弹簧的宽度b，弹性模量E；主簧的片数n，主簧各片的一半夹紧长度Li，i＝1,2,...,n；第一级副簧的片数m1，第一级副簧各片的一半夹紧长度LA1j＝Ln+j，j＝1,2,...,m1，主簧与第一级副簧的片数之和N1＝n+m1，及步骤(1)中计算得到的hle，l＝1,2,...,N1，对主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1进行计算，即KMA1bE2[(L1-L2)3h1e3+Σl=2N1-1(L1-Ll+1)3-(L1-Ll)3hle3+L13-(L1-LN1)3hN1e3],l=1,2,...,N1;]]>(4)高强度两级渐变刚度板簧的主副簧的总复合夹紧刚度KMA2的计算：根据高强度两级渐变刚度钢板弹簧的宽度b，弹性模量E；主簧的片数n，主簧各片的一半夹紧长度Li i＝1,2,...,n；第一级副簧的片数m1，第一级副簧各片的一半夹紧长度LA1j＝Ln+j，j＝1,2,...,m1；第二级副簧片数m2，第二级副簧各片的一半夹紧长度分别为LA2k＝LN1+k，k＝1,2,...,m2；主副簧的总片数N，及步骤(1)中计算得到的hle，l＝1,2,...,N，对主副簧的总复合夹紧刚度KMA2进行计算，即KMA2=bE2[(L1-L2)3h1e3+Σl=2N-1(L1-Ll+1)3-(L1-Ll)3hle3+L13-(L1-LN)3hNe3],l=1,2,...,N;]]>(5)高强度两级渐变刚度板簧的最大限位挠度fMmax的设计：根据第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，第2次完全接触载荷Pw2，步骤(1)中所确定的Pmax，步骤(2)～(4)中分别计算所得到的KM、KMA1和KMA2，对高强度两级渐变刚度板簧的最大许用挠度fMmax进行设计，即fMmax=Pk1KM+Pk1KMln(Pk2Pk1)+Pk2KMA1ln(Pw2Pk2)+Pmax-Pw2KMA2.]]>