[发明专利]高强度三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法

摘要

本发明涉及高强度三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。可根据高强度三级渐变刚度板簧的结构参数，主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧的复合夹紧刚度，弹性模量，最大许用应力，对最大限位挠度进行仿真验算。通过实例验算和样机试验测试可知，最大限位挠度的验算值与样机试验值相吻合，表明所提供的高强度三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法是正确的，为高强度三级渐变刚度板簧设计及特性仿真验证奠定了可靠的技术基础。利用该方法可提高产品设计水平、质量和性能，确保最大限位挠度满足设计要求，提高板簧可靠性和使用寿命及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

主权项

1.高强度三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法，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；板簧由主簧和三级副簧构成，通过主簧和三级副簧初始切线弧高及三级渐变间隙，确保满足板簧接触载荷、渐变刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性的设计要求，即高强度三级渐变刚度板簧；依据最大限位挠度设置一限位保护装置，保护板簧防止因受冲击而断裂，提高板簧可靠性和使用寿命；根据各片板簧的结构参数，弹性模量，最大许用应力，主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧的复合夹紧刚度，在最大许用载荷仿真计算的基础上，对高强度三级渐变刚度板簧的最大限位挠度进行仿真验算，具体仿真验算步骤如下：(1)高强度三级渐变刚度板簧的主簧及各级副簧的初始曲率半径的计算：I步骤：主簧末片下表面初始曲率半径RM0b的计算根据主簧的片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n，主簧首片的一半夹紧长度L1，主簧的切线弧高设计值HgM0，对主簧末片下表面初始曲率半径RM0b进行计算，即II步骤：第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a的计算根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11，第一级副簧的初始切线弧高HgA10，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：第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b的计算根据第一级副簧的片数n1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,n1，及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IV步骤：第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a的计算根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21，第二级副簧的初始切线弧高HgA20，对第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a进行计算，即V步骤：第二级副簧末片下表面初始曲率半径RA20b的计算根据第二级副簧的片数n2，第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,…,n2，及IV步骤中计算得到的RA20a，对第二级副簧末片下表面初始曲率半径RA20b进行计算，即VI步骤：第三级副簧首片上表面初始曲率半径RA30a的计算根据第三级副簧首片的一半夹紧长度LA31，第三级副簧的初始切线弧高HgA30，确定第三级副簧首片上表面的曲率半径RA30a，即(2)高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算：A步骤：主簧及其与各级副簧的根部重叠部分的等效厚度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，对主簧根部重叠部分等效厚度hMe及主簧与各级副簧的根部重叠部分等效厚度hMA1e，hMA2e和hMA3进行计算，即：B步骤：第1次开始接触载荷Pk1的仿真计算根据高强度三级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E，主簧首片的一半夹紧跨长度L1，主簧的片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n，步骤(1)中计算得到的RM0b和RA10a，A步骤中计算得到的hMe，对第1次开始接触载荷Pk1进行验算，即C步骤：第2次开始接触载荷Pk2的仿真计算根据高强度三级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E，主簧的片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n，主簧首片的一半夹紧跨长度L1，第一级副簧的片数n1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,n1，步骤(1)中计算所得到的RA10b和RA20a，A步骤中计算得到hMA1e，及B步骤中仿真计算得到的Pk1，对第2次开始Pk2进行仿真计算，即D步骤：第3次开始接触载荷Pk3的仿真计算根据高强度三级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E，主簧首片的一半夹紧跨长度L1，步骤(1)中计算得到的RA20b和RA30a，A步骤中计算得到的hMA2e，及C步骤中仿真计算得到的Pk2，对第3次开始Pk3进行仿真计算，即E步骤：第3次完全接触载荷Pw3的仿真计算根据主簧与第一级副簧和第二级副簧的复合夹紧刚度KMA2，主副簧的复合夹紧刚度KMA3，及D步骤中仿真计算得到的Pk3，对高强度三级渐变刚度板簧的第3次完全接触Pw3进行仿真计算，即(3)高强度三级渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax的仿真计算：i步骤：主簧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，确定主簧最大厚度板簧的厚度hmax，即hmax＝max(hi),i＝1,2,…n；ii步骤：高强度三级渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax的仿真计算根据高强度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，步骤(2)中计算得到的hMe，hMA1e，hMA2e和hMA3e，及仿真计算得到的Pk1，Pk2和Pk3，i步骤中所确定的厚度hmax，对高强度三级渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax进行仿真计算，即(4)高强度三级渐变刚度板簧的最大限位挠度fMmax的仿真验算：根据主簧夹紧刚度KM，主簧与第一副簧的复合夹紧刚度KMA1，主簧与第一级副簧和第二级副簧的复合夹紧刚度KMA2，及主副簧的复合夹紧刚度KMA3，步骤(2)中仿真计算得到的Pk1、Pk2、Pk3和Pw3，步骤(3)中仿真计算得到的Pmax，对高强度三级渐变刚度板簧的最大限位挠度fMmax进行仿真验证，即