[发明专利]两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法

摘要

本发明涉及两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片主簧与各级副簧的结构参数，初始切线弧高设计值，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，最大许用应力，在接触载荷仿真计算和最大许用载荷确定的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧最大限位挠度进行仿真验算。通过样机试验可知，所建立的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法是正确的，为板簧最大限位挠度仿真验算提供了可靠的技术方法。利用该方法可得到可靠的最大限位挠度仿真验算值，确保限位装置对板簧起保护作用，提高产品设计水平和可靠性及使用寿命；同时，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最大限位挠度的仿真验算法，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；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，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，即两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧；依据最大限位挠度设置一限位装置对板簧起保护作用，防止板簧因受冲击载荷而断裂，提高板簧可靠性和使用寿命；根据各片板簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，最大许用应力，主簧和各级副簧的初始切线弧高设计值，在接触载荷仿真计算和最大许用载荷确定的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧最大限位挠度进行仿真验算，具体仿真验算步骤如下：/n(1)主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度和主簧最大厚度板簧厚度的确定：/nA步骤：主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度h_Me、h_MA1e和h_MA2e的确定/n根据主簧片数n,主簧各片的厚度h_i，i＝1,2,…,n；第一级副簧片数m₁,第一级副簧各片厚度h_A1j，j＝1,2,…,m₁；第二级副簧片数m₂,第二级副簧各片厚度h_A2k，k＝1,2,…,m₂；对主簧重叠部分的等效厚度h_Me、主簧与第一级副簧重叠部分的等效厚度h_MA1e、及主簧与第一级和第二级副簧重叠部分的等效厚度h_MA2e分别进行确定，即：/n /n /n /nB步骤：主簧最大厚度板簧的厚度h_max的确定/n根据主簧片数n，主簧各片的厚度h_i，i＝1，2,...,n，确定主簧的最大厚度板簧的厚度h_max，即/nh_max＝max(h_i)，i＝1，2,...,n；/n(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧及第一和第二级副簧的曲率半径的计算：/nI步骤：主簧末片下表面初始曲率半径R_M0b的计算/n根据主簧初始切线弧高H_gM0，主簧首片的一半夹紧长度L₁，主簧片数n，主簧各片的厚度h_i，i＝1,2,…,n；对主簧末片下表面初始曲率半径R_M0b进行计算，即/n /nII步骤：第一级副簧首片上表面初始曲率半径R_A10a的计算/n根据第一级副簧首片的一半夹紧长度L_A11，第一级副簧的初始切线弧高设计值H_gA10，对第一级副簧首片上表面初始曲率半径R_A10a进行计算，即/n /nIII步骤：第一级副簧首片下表面初始曲率半径R_A10b的计算/n根据第一级副簧片数m₁，第一级副簧各片的厚度h_A1j，j＝1,2,…,m₁；及II步骤中计算得到的R_A10a，对第一级副簧首片下表面初始曲率半径R_A10b进行计算，即/n /nIV步骤：第二级副簧首片上表面初始曲率半径R_A20a的计算/n根据第二级副簧首片的一半夹紧长度L_A21，第二级副簧的初始切线弧高设计值H_gA20，对第二级副簧首片上表面初始曲率半径R_A20a进行计算，即/n /n(3)第1次和第2次开始接触载荷P_k1和P_k2及第2次完全接触载荷P_w2的仿真计算：/na步骤：第1次开始接触载荷P_k1的仿真计算/n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，步骤(1)中所得到的h_Me，步骤(2)中计算得到的R_M0b和R_A10a，对第1次开始接触载荷P_k1进行仿真计算，即/n /nb步骤：第2次开始接触载荷P_k2的仿真计算/n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，步骤(1)中所得到的h_MA1e，步骤(2)中计算得到的R_M0b和R_A10a，及a步骤中仿真计算得到的P_k1，对第2次开始接触载荷P_k2进行仿真计算，即/n /nc步骤：第2次完全接触载荷P_w2的仿真计算：/n根据a步骤中仿真计算得到的P_k1，b步骤中仿真计算得到的P_k2，对第2次完全接触载荷P_w2进行仿真计算，即/n /n(4)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大许用载荷P_max的确定/n根据两级副簧式非等偏频型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；步骤(1)中所得到的h_Me、h_MA1e、h_MA2e和h_max；步骤(3)中仿真计算所得到的P_k1和P_k2；对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大许用载荷P_max进行计算，即/n /n(5)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各级渐变刚度的计算：/ni步骤：第一级渐变夹紧刚度K_kwp1的计算/n根据主簧夹紧刚度K_M，主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度K_MA1，步骤(3)中仿真计算得到的P_k1和P_k2，对在载荷P∈[P_k1,P_k1]范围内的第一级渐变夹紧刚度K_kwP1进行计算，即/n /nii步骤：第二级渐变夹紧刚度K_kwp2的计算/n根据主簧与第一级副簧的副簧夹紧刚度K_MA1，主副簧的总复合夹紧刚度K_MA，步骤(3)中仿真计算得到的P_k2和P_w2，对在载荷P∈[P_k2,P_w2]范围内的第二级渐变夹紧刚度K_kwP2进行计算，即/n /n(6)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大限位挠度f_Mmax的仿真验算：/n根据主簧夹紧刚度K_M，主副簧的总复合夹紧刚度K_MA2，步骤(3)中仿真计算得到P_k1和P_k2及P_w2，步骤(4)中计算所得到的最大许用载荷P_max，及步骤(5)中计算所得到的K_kwP1和K_kwP2，对该两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大限位挠度f_Mmax进行仿真验算，即/n /n