[发明专利]高强度三级渐变刚度板簧悬架系统偏频特性的仿真计算方法

摘要

本发明涉及高强度三级渐变刚度板簧悬架系统偏频特性的仿真计算方法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。可根据各片主簧和副簧的结构参数，弹性模量，主簧及各级副簧初始切线弧高，空载载荷和额定载荷，对高强度三级渐变刚度板簧悬架系统的偏频特性进行仿真计算。通过样机实例计算和车辆平顺性试验可知，在不同载荷下的悬架偏频仿真计算值与试验值相吻合，表明所提供的高强度三级渐变刚度板簧悬架系统偏频特性的仿真计算方法是正确的，为高强度三级渐变刚度板簧的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和性能，确保悬架系统偏频特性满足设计要求，提高车辆行驶平顺性；同时，降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

主权项

1.高强度三级渐变刚度板簧悬架系统偏频特性的仿真计算方法，其中，板簧采用高强度钢板，各片板簧为以中心穿装孔中心的对称结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；通过主簧与各级副簧初始切线弧高及三级渐变间隙，满足板簧各次接触载荷、渐变复合夹紧刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性的设计要求；根据各片板簧的结构参数，弹性模量，空载载荷，额定载荷，在板簧夹紧刚度和接触载荷仿真计算的基础上，对高强度三级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：/n(1)主簧夹紧刚度及其与各级副簧的复合夹紧刚度的仿真计算：/ni步骤：各不同片数重叠段的等效厚度h_me的计算/n根据主簧的片数n,主簧各片的厚度h_i，i＝1,2,…,n；第一级副簧的片数n₁，第一级副簧各片的厚度h_A1j，j＝1,2,…,n₁；第二级副簧的片数n₂,第二级副簧各片的厚度h_A2k，k＝1,2,…,n₂；第三级副簧的片数n₃，第三级副簧各片的厚度h_A3l，l＝1,2,…,n₃；主簧和第一级副簧的片数之和N₁＝n+n₁，主簧与第一级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，对三级渐变刚度钢板弹簧的各不同片数m重叠段的等效厚度h_me进行计算，m＝1,2,…,N，即：/n /n其中，主簧根部重叠部分的等效厚度h_Me，及主簧与三级副簧的根部重叠部分的等效厚度h_MA1e、h_MA2e和h_MA3e分别为/n /n /nii步骤：主簧的夹紧刚度K_M的仿真计算/n根据高强度三级渐变刚度钢板弹簧的宽度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，及i步骤中计算得到的h_me，m＝i＝1,2,…,n，对主簧的夹紧刚度K_M进行仿真计算，即/n /niii步骤：主簧与第一级副簧的夹紧复合刚度K_MA1的计算/n根据高强度三级渐变刚度钢板弹簧的宽度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；主簧和第一级副簧的片数之和N₁＝n+n₁，及i步骤中计算得到的h_me，m＝1,2,…,N₁，对主簧与一级副簧的夹紧复合刚度K_MA1进行计算，即/n /niv步骤：主簧与第一级和第二级副簧的夹紧复合刚度K_MA2的计算/n根据高强度三级渐变刚度钢板弹簧的宽度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，第二级副簧的一半夹紧长度L_A2k＝L_N1+k，k＝1,2,…,n₂；主簧与第一级副簧和第二级副簧的片数之和N₂＝n+n₁+n₂，及i步骤中计算得到的h_me，m＝1,2,…,N₂，对主簧与第一级和第二级副簧的夹紧复合刚度K_MA2进行仿真计算，即/n /nv步骤：主副簧的总复合夹紧刚度K_MA3的仿真计算：/n根据高强度三级渐变刚度钢板弹簧的宽度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，第二级副簧的一半夹紧长度L_A2k＝L_N1+k，k＝1,2,…,n₂；第三级副簧的片数n₃，第三级副簧各片的一半夹紧长度L_A3l＝L_N2+l，l＝1,2,…,n₃；主副簧的总片数N＝n+n₁+n₂+n₃，及i步骤中计算得到的h_me，m＝1,2,…,N，对主副簧的总夹紧复合刚度K_MA3进行仿真计算，即/n /n(2)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：/nI步骤：主簧末片下表面初始曲率半径R_M0b的计算/n根据主簧的片数n，主簧各片的厚度h_i，i＝1,2,…,n，主簧首片的一半夹紧长度L₁，主簧初始切线弧高H_gM0，对主簧末片下表面初始曲率半径R_M0b进行计算，即/n /nII步骤：第一级副簧首片上表面初始曲率半径R_A10a的计算/n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/n /nIII步骤：第一级副簧末片下表面初始曲率半径R_A10b的计算/n根据第一级副簧的片数n₁，第一级副簧各片的厚度h_A1j，j＝1,2,…,n₁，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/n /nIV步骤：第二级副簧首片上表面初始曲率半径R_A20a的计算/n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/n /nV步骤：第二级副簧末片下表面初始曲率半径R_A20b的计算/n根据第二级副簧的片数n₂，第二级副簧各片的厚度h_A2k，k＝1,2,…,n₂，及IV步骤中计算得到的R_A20a，对第二级副簧末片下表面初始曲率半径R_A20b进行计算，即/n /nVI步骤：第三级副簧首片上表面初始曲率半径R_A30a的计算/n根据第三级副簧首片的一半夹紧长度L_A31，第三级副簧的初始切线弧高H_gA30，对第三级副簧首片上表面初始曲率半径R_A30a，即/n /n(3)高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算：/nA步骤：第1次开始接触载荷P_k1的仿真计算/n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长度L₁，步骤(1)中计算得到的h_Me，步骤(2)中计算得到的R_M0b和R_A10a，对第1次开始接触载荷P_k1进行验算，即/n /nB步骤：第2次开始接触载荷P_k2的仿真计算/n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长度L₁；步骤(1)中计算得到h_MA1e；步骤(2)中仿真计算所得到的R_A10b和R_A20a，及A步骤中仿真计算得到的P_k1，第2次开始P_k2进行仿真计算，即/n /nC步骤：第3次开始接触载荷P_k3的仿真计算/n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长度L₁，步骤(1)中计算得到的h_MA2e，步骤(2)中计算得到的R_A20b和R_A30a，及B步骤中仿真计算得到的P_k2，对第3次开始接触载荷P_k3进行仿真计算，即/n /nD步骤：第3次完全接触载荷P_w3的仿真计算/n根据步骤(1)中计算得到的K_MA2和K_MA3，及C步骤中仿真计算得到的P_k3，对第3次完全接触P_w3进行仿真计算，即/n /n(4)高强度三级渐变刚度板簧悬架系统的偏频特性的仿真计算：/n根据空载载荷P₀，额定载荷P_N，步骤(1)中计算得到的K_M、K_MA1、K_MA2和K_MA3，步骤(3)中仿真计算得到的P_k1、P_k2、P_k3和P_w3，对高强度三级渐变刚度板簧悬架系统在不同载荷P下的偏频特性进行仿真计算，即/n /n式中，g为重力加速度，g＝9.8m/s²。/n