[发明专利]非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大限位挠度的设计方法

摘要

本发明涉及非等偏频型三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。本发明可根据各片板簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，各次接触载荷接触载荷，最大许用应力，在最大许用载荷确定和各级夹紧刚度、渐变复合夹紧刚度计算的基础上，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大限位挠度进行设计。通过样机试验测试可知，本发明所提供的非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大限位挠度的设计方法是正确的。利用该方法可得到准确可靠的最大限位挠度设计值，确保限位装置在冲击载荷下对板簧起保护作用，提高产品设计水平、质量、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低设计及试验费，加快产品开发速度。

主权项

1.非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大限位挠度的设计方法，其中，各片板簧为以中心穿装孔对称结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；三级渐变刚度板簧是由主簧和三级副簧构成，通过主簧和三级副簧的初始切线弧高及三级渐变间隙，确保满足板簧各次接触载荷、渐变复合夹紧刚度和应力强度的设计要求，即非等偏频型三级渐变刚度板簧；依据最大限位挠度设置一限位装置，在冲击载荷下对板簧起保护作用，提高板簧可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；根据各片板簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，各次接触载荷，最大许用应力，在各级夹紧刚度、渐变复合夹紧刚度计算和最大许用载荷确定的基础上，对非等偏频型三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)非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax的确定：A步骤：各不同片数重叠段的等效厚度hme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n1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,n1；第二级副簧的片数n2,第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,…,n2；第三级副簧的片数n3，第三级副簧各片的厚度hA3l，l＝1,2,…,n3；主簧与第一级副簧的片数之和N1＝n+n1，主簧与第一级副簧和第二级副簧的片数之和N2＝n+n1+n2，主副簧的总片数N＝n+n1+n2+n3，对非等偏频型三级渐变刚度板簧各不同片数m重叠段的等效厚度hme的进行计算，m＝1,2,…,N，即：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，确定主簧的最大厚度板簧的厚度hmax，即hmax＝max(hi)；C步骤：最大许用载荷Pmax的计算根据非等偏频型三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，第3次开始接触载荷Pk3，A步骤中计算得到的hMe、hMA1e、hMA2e和hMA3e，B步骤中所取得的hmax，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax进行计算，即(2)非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级夹紧刚度KM、KMA1、KMA2和KMA3计算：I步骤：主簧的夹紧刚度KM计算根据非等偏频三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，及步骤(1)中计算得到的hme，m＝i＝1,2,…,n,对主簧的夹紧刚度KM进行计算，即II步骤：主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1计算根据非等偏频三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n1,第一级副簧各片的一半夹紧长度LA1j＝Ln+j，j＝1,2,…,n1；主簧和第一级副簧的片数之和N1＝n+n1，及步骤(1)中计算得到的hme，m＝1,2,…,N1，对第一级主簧与第二级主簧的复合夹紧刚度KMA1进行计算，即III步骤：主簧与第一级副簧和第二级副簧的复合夹紧刚度KMA2计算根据非等偏频三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L_i，i＝1,2,…,n；第一级副簧的片数n₁,第一级副簧各片的一半夹紧长度L_A1j＝L_n+j，j＝1,2,…,n₁；第二级副簧的片数n₂，第二级副簧各片的一半夹紧长度主簧与第一级副簧和第二级副簧的片数之和N₂＝n+n₁+n₂，及步骤(1)中计算得到的h_me，m＝1,2,…,N₂，对主簧与第一级和第二级副簧的复合夹紧刚度K_MA2进行计算，即IV步骤：主副簧的总复合夹紧刚度KMA3计算根据非等偏频三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L_i，i＝1,2,…,n；第一级副簧片数n₁，第一级副簧各片的一半夹紧长度L_A1j＝L_n+j，j＝1,2,…,n₁；第二级副簧的片数n₂,第二级副簧各片的一半夹紧长度第三级副簧片数n₃，第三级副簧各片的一半夹紧长度主副簧的总片数N，其中，及步骤(1)中计算得到的h_me，m＝1,2,…,N，对主副簧的总复合夹紧刚度K_MA3进行计算，即：(3)非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级渐变复合夹紧刚度的计算：a步骤：第一级渐变复合夹紧刚度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(2)中计算得到的KM和KMA1，对载荷P在[Pk1,Pk2]范围时的非等偏频型三级渐变刚度板簧的第一级的渐变复合夹紧刚度KkwP1进行计算，即b步骤：第二级渐变复合化夹紧刚度KkwP2的计算根据第2次开始接触载荷Pk2，第3次开始接触载荷Pk3，步骤(2)中计算得到的KMA1和KMA2，对载荷P在[Pk2,Pk3]范围时的非等偏频型三级渐变刚度板簧的第二级渐变复合夹紧刚度KkwP2进行计算，即c步骤：第三级渐变复合夹紧刚度KkwP3的计算根据第3次开始接触载荷Pk3，第3次完全接触载荷Pw3，步骤(2)中计算得到的KMA2和KMA3，对载荷P在[Pk3,Pw3]范围时的非等偏频型三级渐变刚度板簧的第三级渐变复合夹紧刚度KkwP3进行计算，即(4)非等偏频型三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3次开始接触载荷Pk3，第3次级完全接触载荷Pw3，步骤(1)中计算得到的最大许用载荷Pmax，步骤(2)中计算得到的KM和KMA3，步骤(3)中计算得到的KkwP1、KkwP2和KkwP3，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大限位挠度fMmax进行设计，即