[发明专利]高强度两级渐变刚度板簧各级副簧初始切线弧高的设计方法

摘要

本发明涉及高强度两级渐变刚度板簧各级副簧切线弧高的设计方法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、接触载荷、空载载荷、额定载荷及其额定载荷下剩余切线弧高的设计要求值，对高强度两级渐变刚度板簧的两级副簧的初始切线弧高进行设计。通过仿真和样机试验可知，本发明所提供的高强度两级渐变刚度板簧各级副簧切线弧高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各级副簧初始切线弧高设计值，确保满足接触载荷、渐变刚度设计要求，提高产品的设计水平、质量及车辆行驶平顺性；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.高强度两级渐变刚度板簧各级副簧初始切线弧高的设计方法，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；根据各片板簧的结构参数、弹性模量、接触载荷、空载载荷、额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值，对高强度两级渐变刚度板簧的第一级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)高强度两级渐变刚度板簧的各不同片数l重叠段的等效厚度hle的计算：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，对高强度两级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，主簧的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；主副簧的根部总重叠部分的等效厚度hMA2e＝hNe；(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(3)高强度两级渐变刚度板簧的主簧与第一级副簧复合夹紧刚度KMA1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；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；主簧与第一级副簧的片数之和N1，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(4)高强度两级渐变刚度板簧的主副簧总复合夹紧刚度KMA2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，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，对主副簧总复合夹紧刚度KMA2进行计算，即(5)高强度两级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：主簧末片下表面初始曲率半径RM0b计算根据主簧的片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n，首片主簧的一半夹紧长度L1；第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，第2次完全接触载荷Pw2，额定载荷PN，在额定载荷下的主簧剩余切线弧高设计要求值HgMsy，步骤(2)～(4)中分别计算得到的KM、KMA1和KMA2；对主簧末片下表面初始曲率半径RM0b进行计算，即式中，HgM0为高强度两级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高，即ii步骤：第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a计算根据高强度两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，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初始曲率半径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(6)高强度两级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的曲率半径RA10b计算根据第一级副簧的片数m1，第一级副簧的各片厚度hA1j，ii步骤中计算得到的RA10a，对第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b进行计算，即b步骤：第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a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；首片主簧的一半夹紧长度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初始曲率半径RA20a进行计算，即c步骤：高强度两级渐变刚度板簧的第二级副簧切线弧高HgA20的设计根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21，b步骤中计算得到的RA20a，对第二级副簧切线弧高HgA20进行设计，即