[发明专利]两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧切线弧高的设计方法

摘要

本发明涉及两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧切线弧高的设计方法，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、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷及在额定载荷下剩余切线弧高要求值，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧及第一级和第二级副簧的初始切线弧高进行设计。通过样机加载挠度试验结果可知，本发明所提供的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧主簧挠度的计算方法是正确的，为两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法可得到准确可靠的切线弧高设计值，提高产品的设计水平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

1.两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧切线弧高的设计方法，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；将副簧设计为两级副簧，通过主簧和各级副簧的初始切线弧高及两级渐变间隙δMA1和δA12，提高车辆在额定载荷下的行驶平顺性；为了确保满足主簧应力强度设计要求，使第一级副簧和第二级副簧适当提前承担载荷，悬架在渐变载荷下的偏频不相等，即非等偏频型渐变刚度板簧；根据各片板簧的结构参数、弹性模量、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷、额定载荷及在额定载荷下剩余切线弧高要求值，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧、第一级副簧和第二级副簧的初始切线弧高进行设计，具体设计步骤如下：(1)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各级夹紧刚度KM、KMA1和KMA2的计算：I步骤：各不同片数重叠段的等效厚度hle计算根据主簧片数n,各片主簧的厚度hi，i＝1,2,...,n；第一级副簧片数m1,第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,...,m1；第二级副簧片数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，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各不同片数l重叠段的等效厚度hle进行计算，l＝1,2,...,N，即其中，主簧根部重叠部分等效厚度hMe＝hne；主簧与第一副簧的根部重叠部分等效厚度hMA1e＝hN1e；主副簧的根部重叠部分的总等效厚度hMA2e＝hNe；II步骤：主簧的夹紧刚度KM计算根据两级副簧式非等偏频型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，及I步骤中计算得到的hle，l＝i＝1,2,...,n；对载荷PIII步骤：主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1计算根据两级副簧式非等偏频型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；第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的一半夹紧长度为LA1j＝Ln+j，j＝1,2,...,m1；主簧与第一级副簧的片数之和N1＝n+m1，及I步骤中计算得到的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IV步骤：主副簧总复合夹紧刚度KMA2计算根据两级副簧式非等偏频型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；第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的一半夹紧长度为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LA2k，k＝1,2,...,m2；主副簧的总片数N＝n+m1+m2，及I步骤中计算得到的hle，l＝1,2,...,N，对主副簧的总夹紧复合刚度KMA2进行计算，即，即(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的两级渐变夹紧刚度KkwP1和KkwP2的计算：A步骤：第一级渐变夹紧刚度KkwP1的计算根据第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，步骤(1)中计算得到的KM和KMA1，对载荷P在[Pk1,Pk1]范围时的第一级渐变夹紧刚度KkwP1进行计算，即B步骤：第二级渐变夹紧刚度KkwP2的计算根据第2次开始接触载荷Pk2，第2次完全接触载荷Pw2，步骤(1)中计算得到的KMA1和KMA2，对载荷P在[Pk2,Pw2]范围内时的第二级渐变夹紧刚度KkwP2进行计算，即(3)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高HgM0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，额定载荷PN，步骤(1)中的II步骤中计算得到的KM和KMA，步骤(2)中计算得到的KkwP1和KkwP2，及在额定载荷PN下的剩余弧高HgMN，对该两级副簧的渐变刚度钢板弹簧的主簧初始切线弧高HgM0进行设计，即(4)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第一级副簧初始切线弧高HgA10的设计：i步骤：主簧末片下表面曲率半径RM0b计算根据主簧片数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，步骤(3)中设计得到的HgM0，对主簧末片下表面曲率半径RM0b进行计算，即ii步骤：第一级副簧首片上表面的曲率半径RA10a计算根据两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧首片的一半夹紧长度L1，第1次开始接触载荷Pk1，步骤(1)中计算得到的hMe，及i步骤中计算得到的RM0b，对第一级副簧首片上表面的曲率半径RA10a进行计算，即iii步骤：第一级副簧初始切线弧高HgA10的设计根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11，ii步骤值计算得到的RA10a，对第一级副簧初始切线弧高HgA10进行设计，即(5)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第二级副簧初始切线弧高HgA20的设计：a步骤：第一级副簧末片下表面曲率半径RA10的计算根据第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,m1；ii步骤中计算得到的RA10a，对第一级主簧末片下表面曲率半径RA10b进行计算，即b步骤：第二级副簧首片上表面曲率半径上RA20a的计算根据两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；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，步骤(1)中计算得到的hMA1e，及a步骤中计算得到的RA10b，对第二级副簧首片上表面曲率半径RA20a进行计算，即c步骤：第二级副簧初始切线弧高HgA20的设计根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21，b步骤值计算得到的RA20a，对第二级副簧的切线弧高HgA20进行设计，即