[发明专利]两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架偏频特性的仿真计算方法

摘要

本发明涉及两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架偏频特性的仿真计算法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片主簧和副簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，初始切线弧高设计值，主簧及其与各级副簧的夹紧刚度，在接触载荷和渐变夹紧刚度仿真计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架的偏频特性进行仿真计算。通过样机的车辆行驶平顺性试验可知，本发明所提供的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架偏频特性的仿真计算法是正确的，为两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架系统的偏频特性仿真计算提供了可靠的技术方法。利用该方法可提高悬架系统的性能及车辆行驶平顺性；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悬架偏频特性的仿真计算方法，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，通过主簧和两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；根据各片板簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，主簧和两级副簧的初始切线弧高设计值，悬架系统的空载载荷和额定载荷，在接触载荷仿真计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架系统在不同载荷下的偏频特性进行仿真计算，具体仿真计算步骤如下：(1)两级副簧式非等偏频型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R_M0b的计算根据主簧的初始切线弧高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II步骤：第一级副簧首片上表面初始曲率半径R_A10a的计算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III步骤：第一级副簧末片下表面初始曲率半径R_A10b的计算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，对第一级副簧末片下表面初始曲率半径R_A10b进行计算，即IV步骤：第二级副簧首片上表面初始曲率半径R_A20a的计算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(2)两级副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P_k1的仿真计算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跨长度L₁，主簧片数n，主簧各片的厚度h_i，i＝1,2,…,n；步骤(1)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，即式中，h_Me为主簧根部重叠部分的等效厚度，B步骤：第2次开始接触载荷P_k2的仿真计算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跨长度L₁，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，第一级副簧各片的厚度h_A1j，j＝1,2,…,m₁；步骤(1)中计算得到的R_A20a和R_A10b，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，即式中，h_MA1e为主簧和第一级副簧的根部重叠部分的等效厚度，C步骤：第2次完全接触载荷P_w2的仿真计算根据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(3)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各级渐变夹紧刚度的仿真计算：i步骤：一级渐变夹紧刚度K_kwP1的仿真计算根据主簧夹紧刚度K_M，主簧与第一副簧的复合夹紧刚度K_MA1，步骤(2)中仿真计算得到的P_k1和P_k2，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在载荷P∈[P_k1,P_k2]范围内的一级渐变夹紧刚度K_kwP1进行仿真计算，即ii步骤：二级渐变夹紧刚度K_kwP2的仿真计算根据主簧与第一副簧的复合夹紧刚度K_MA1，主副簧的总复合夹紧刚度K_MA2，步骤(2)中仿真计算得到的P_k2和P_w2，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在载荷P∈[P_k2,P_w2]的二级渐变夹紧刚度K_kwP2进行仿真计算，即(4)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架系统的偏频特性的仿真计算：根据空载载荷P₀，额定载荷P_N，主簧夹紧刚度K_M，主副簧的总复合夹紧刚度K_MA2，步骤(2)中仿真计算所得到的P_k1、P_k2和P_w2，及步骤(3)中仿真计算得到的K_kwP1和K_kwP2，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架在不同载荷P下的偏频f₀进行仿真计算，即式中，g为重力加速度，g＝9.8m/s²。