[发明专利]两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧根部应力的仿真计算法

摘要

本发明涉及两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧根部应力的仿真计算法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片第一级和第二级主簧与副簧的结构参数，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，初始切线弧高，在接触载荷仿真计算的基础上，对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧在不同载荷下的各级板簧根部最大应力进行仿真计算。通过样机的ANSYS仿真和加载根部应力试验可知，本发明所提供的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧根部应力的仿真计算法是正确的，为强度校核奠定了可靠的技术基础。利用该方法可得到准确、可靠的板簧根部最大应力仿真计算值，提高板簧设计水平和可靠性及车辆行驶安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

主权项

1.两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧根部应力的仿真计算法，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；将原一级渐变刚度板簧的主簧拆分设计为两级主簧，通过两级主簧和副簧的初始切线弧高及两级渐变间隙，提高半载情况下的车辆行驶平顺性；同时，为了确保满足第一级主簧应力强度设计要求，第二级主簧和副簧适当提前承担载荷，悬架在渐变载荷下的偏频不相等，即两级主簧式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，初始切线弧高及额定载荷，在各级板簧根部重叠部分等效厚度计算和接触载荷仿真计算的基础上，对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧在不同载荷下的各级板簧根部最大应力进行仿真计算，具体仿真计算步骤如下：(1)第一级主簧及其与第二级主簧和副簧的各级根部重叠部分等效厚度的计算：根据第一级主簧片数n1,第一级主簧各片的厚度h1i，i＝1,2,…,n1；第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j，j＝1,2,…,n2；副簧片数m，副簧各片的厚度hAk，k＝1,2,…,m；对第一级主簧的根部重叠部分的等效厚度hM1e、第一级主簧与第二级主簧的根部重叠部分的等效厚度hM2e、及主副簧的根部重叠部分的等效厚度hMAe进行计算，即：(2)第一级、第二级主簧和副簧的初始曲率半径计算：I步骤：第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM10b计算根据第一级主簧片数n1，第一级主簧各片的厚度h1i，i＝1,2,…,n1；第一级主簧首片的一半夹紧长度L11，第一级主簧的初始切线弧高HgM10，对第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM10b进行计算，即II步骤：第二级主簧首片上表面初始曲率半径RM20a计算根据第二级主簧首片的一半夹紧长度L21，第二级主簧的初始切线弧高HgM20，对第二级主簧末片上表面初始曲率半径RM20a进行计算，即III步骤：第二级主簧末片下表面初始曲率半径RM20b计算根据第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j，j＝1,2,…,n2；II步骤中计算得到的RM20a，对第二级主簧末片下表面初始曲率半径RM20b进行计算，即IV步骤：副簧首片上表面初始曲率半径RA0a计算根据副簧首片的一半夹紧长度LA1，副簧的初始切线弧高HgA0，对副簧末片上表面初始曲率半径RA0a进行计算，即(3)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算：A步骤：第1次开始接触载荷Pk1的仿真计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；第一级主簧片数n1，第一级主簧各片的厚度h1i，i＝1,2,…,n1，第一级主簧首片的一半夹紧跨长度L11，步骤(1)中计算得到的hM1e，步骤(2)中计算得到的RM10b和RM20a，对第1次开始接触载荷Pk1进行仿真计算，即B步骤：第2次开始接触载荷Pk2的仿真计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；第一级主簧首片的一半夹紧跨长度L11；第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j，j＝1,2,…,n2；步骤(1)中计算得到的hM2e，步骤(2)中计算得到的RM20b和RA0a，A步骤中仿真计算得到的Pk1，对第2次开始接触载荷Pk2进行仿真计算，即(4)第一和第二级主簧及副簧的最大厚度板簧的厚度h1max、h2max和hAmax的确定：a步骤：第一级主簧最大厚度板簧的厚度h1max的确定根据第一级主簧片数n1，第一级主簧各片的厚度h1i，i＝1，2,...,n1，确定第一级主簧的最大厚度板簧的厚度h1max，即h1max＝max(h1i)，i＝1，2,...,n1；b步骤：第二级主簧最大厚度板簧的厚度h2max的确定根据第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j,j＝1，2,...,n2，确定第二级主簧的最大厚度板簧的厚度h2max，即h2max＝max(h2j),j＝1，2,...,n2；c步骤：副簧最大厚度板簧的厚度hAmax的确定根据副簧片数m，副簧各片的厚度hAk,k＝1，2,...,m，确定副簧的最大厚度板簧的厚度hAmax，即hAmax＝max(hAk),k＝1，2,...,m；(5)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各级板簧根部最大应力的仿真计算：i步骤：第一级主簧的根部最大应力σM1max的仿真计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，第一级主簧首片的一半夹紧长度L11，额定载荷PN，步骤(1)中计算得到的hM1e、hM2e和hMAe，步骤(3)的仿真计算得到的Pk1和Pk2；步骤(4)的中所确定的h1max，对第一级主簧在不同载荷下的根部最大应力σM1max进行仿真计算，即ii步骤：第二级主簧的根部最大应力σM2max的仿真计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，第一级主簧首片的一半夹紧长度L11，额定载荷PN；步骤(1)中计算得到的hM2e和hMAe；步骤(3)中仿真计算得到的Pk1和Pk2，步骤(4)中所确定的h2max，对第二级主簧在不同载荷下的根部最大应力σM2max进行仿真计算，即iii步骤：副簧的根部最大应力σAmax的仿真计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，第一级主簧首片的一半夹紧长度L11，额定载荷PN，步骤(1)中计算得到的hMAe，步骤(3)中仿真计算得到的Pk2，步骤(4)中所确定的hAmax，对副簧在不同载荷下的根部最大应力σAmax进行仿真计算，即