[发明专利]两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧接触载荷的仿真计算法

摘要

本发明涉及两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧接触载荷的仿真计算法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据该渐变刚度钢板弹簧的各片主簧与第一级和第二级副簧的结构参数，弹性模量，初始切线弧高，主簧及主簧与副簧的复合夹紧刚度，在第2次开始接触时主簧挠度、切线弧高及曲率半径计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧接触载荷的进行仿真计算。通过实例仿真计算和样机测试可知，本发明所提供的接触载荷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的特性仿真奠定了可靠的技术基础。利用该方法可得到可靠接触载荷仿真计算值，可提高产品设计水平和性能及车辆行驶平顺性和安全性。

主权项

两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧接触载荷的仿真计算法，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，主簧夹紧刚度、主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度，及初始切线弧高，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧接触载荷的进行仿真计算，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的计算根据主簧初始切线弧高HgM0，主簧首片的一半夹紧长度L1，主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；对主簧末片下表面的初始曲率半径RM0b进行计算，即RM0b=L12+HgM022HgM0+Σi=1nhi;]]>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RA10a=LA112+HgA1022HgA10;]]>III步骤：第一级副簧首片下表面初始曲率半径RA10b的计算根据第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,m1；及II步骤中计算得到的RA10a，对第一级副簧首片下表面初始曲率半径RA10b进行计算，即RA10b=RA10a+Σj=1m1hA1j;]]>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RA20a=LA212+HgA2022HgA20;]]>(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第1次和第2次开始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度L1，主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；步骤(1)中计算得到的RM0b和RA10a，对第1次开始接触载荷Pk1进行仿真计算，即Pk1=EbhMe3(RA10a-RM0b)6L1RM0bRA10a;]]>式中，hMe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Pk2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长度L1，主簧片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n；第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,m1；步骤(1)中计算得到的RM0b和RA10a，及A步骤中仿真计算得到的Pk1，对第2次开始接触载荷Pk1进行仿真计算，即Pk2=Pk1+EbhMA1e3(RA20a-RA10b)6L1RA10bRA20a]]>式中，hMA1e为主簧和第一级副簧的根部重叠部分的等效厚度，(3)第2次开始接触时的第一级副簧末片下表面曲率半径RA1k2b的仿真计算：i步骤：第一级渐变夹紧刚度Kkwp1的仿真计算根据主簧夹紧刚度KM，主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1，步骤(2)中仿真计算得到的Pk1和Pk2，对载荷P∈[Pk1,Pk1]时的第一级渐变夹紧刚度KkwP1进行仿真计算，即KkwP1=PPk1KM+P-Pk1Pk2-Pk1(KMA1-Pk2Pk1KM),P∈[Pk1,Pk1];]]>ii步骤：第2次开始接触时的主簧挠度fMk2的仿真计算根据主簧夹紧刚度KM，主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1，步骤(2)中仿真计算得到的Pk1和Pk2；及i步骤仿真计算所得到的KkwP1，对第2次开始接触时的主簧挠度fMk2进行仿真计算，即fMk2=fMk1+fMkw1=Pk1KM+∫Pk1Pk2dPKkwP1=Pk1KM+1A1lnA1Pk2+B1A1Pk1+B1=32.5mm;]]>式中，A1，A2和C1为所定义的第一级渐变挠度计算的中间参数，其中，iii步骤：第2次开始接触时主簧切线弧高HgMk2的仿真计算根据主簧初始切线弧高HgM0，ii步骤中仿真计算得到的fMk2，对第2次开始接触时的主簧切线弧高HgMk2进行仿真计算，即HgMk2＝HgM0‑fMk2；iv步骤：第2次开始接触时第一级副簧末片下表面曲率半径RA1k2b的仿真计算根据主簧首片的一半夹紧长度L1；主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,m1，及iii步骤中计算得到的HgMk2，对第2次开始接触时第一级副簧末片下表面曲率半径RA1k2b进行仿真计算，即RA1k2b=L12+HgMk222HgMk2+Σi=1nhi+Σj=1m1hA1j;]]>(4)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第2次完全接触载荷Pw2的仿真计算：根据步骤(1)的IV步骤中计算得到的RA20a，步骤(2)中仿真计算得到的Pk1和Pk2及hMA1e，步骤(3)的iv步骤中仿真计算得到的RA1k2b，对第2次完全接触载荷Pw2进行仿真验算，即Pw2=Pk2+EbhMA1e36L1(1RA1k2b-1RA20a).]]>