[发明专利]非等偏频型三级渐变刚度板簧的初始切线弧高的设计方法

摘要

本发明涉及非等偏频型三级渐变刚度板簧的初始切线弧高的设计方法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片主簧和各级副簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，各次接触载荷，额定载荷，及额定载荷下剩余切线弧高，在三级渐变复合夹紧刚度计算的基础上，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的初始切线弧高进行设计。通过样机加载挠度试验可知，本发明所提供的非等偏频型三级渐变刚度板簧的初始切线弧高的设计方法是正确的，为非等偏频型三级渐变刚度板簧初始切线弧高设计提高了可靠的设计及。利用该方法提高非等偏频型三级渐变刚度板簧的设计水平、质量和性能及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

主权项

1.非等偏频型三级渐变刚度板簧的初始切线弧高的设计方法，其中，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；通过主簧和三级副簧的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、应力强度，及悬架偏频和车辆平顺性的要求，即非等偏频型三级渐变刚度板簧；根据各片板簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，各次接触载荷，额定载荷，及在额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值，在三级渐变复合夹紧刚度计算的基础上，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧和各级副簧的初始切线弧高进行设计，具体设计步骤如下：(1)非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级夹紧刚度的计算：A步骤：各不同片数重叠段的等效厚度h_me的计算根据主簧片数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；主簧与第一级副簧的片数之和N₁＝n+n₁，主簧与第一、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，对非等偏频型三级渐变刚度板簧各不同片数m重叠段的等效厚度h_me的进行计算，m＝1,2,…,N，即：其中，主簧的根部重叠部分等效厚度h_Me＝h_ne；主簧与第一级副簧的根部重叠部分等效厚度主簧与第一级和第二级副簧的根部重叠部分等效厚度主副簧的根部重叠部分的总等效厚度h_MA3e＝h_Ne；B步骤：主簧的夹紧刚度K_M计算根据非等偏频三级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，主簧各片的一半夹紧长度L_i，i＝1,2,…,n，及A步骤中计算得到的h_me，m＝i＝1,2,…,n,对主簧夹紧刚度K_M进行计算，即C步骤：主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度K_MA1计算根据非等偏频三级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧的片数n,主簧各片的一半夹紧长度L_i，i＝1,2,…,n；第一级副簧片数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A步骤中计算得到的h_me，m＝1,2,…,N₁，对主簧与第一级副簧的夹紧复合刚度K_MA1进行计算，即D步骤：主簧与第一级和第二级副簧的复合夹紧刚度K_MA2计算根据非等偏频三级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数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；第二级副簧片数n₂，第二级副簧各片的一半夹紧长度主簧与第一级副簧和第二级副簧的片数之和N₂＝n+n₁+n₂，及A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进行计算，即E步骤：主副簧的总复合夹紧刚度K_MA3计算根据非等偏频三级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧的片数n，主簧各片的一半夹紧长度L_i，i＝1,2,…,n；第一级副簧片数n₁,第一级副簧各片的一半夹紧长度L_A1j＝L_n+j，j＝1,2,…,n₁；第二级副簧片数n₂,第二级副簧各片的一半夹紧长度第三级副簧片数n₃,第三级副簧各片的一半夹紧长度主副簧的总片数N＝n+n₁+n₂+n₃，及A步骤中计算得到的h_me，m＝1,2,…,N，对主副簧的总复合夹紧刚度K_MA3进行计算，即，即(2)非等偏频型三级渐变刚度板簧的三级渐变复合夹紧刚度K_kwP1、K_kwP2和K_kwP3的计算：I步骤：第一级渐变复合夹紧刚度K_kwP1的计算根据第1次开始接触载荷P_k1，第2次开始接触载荷P_k2，步骤(1)中计算得到的K_M和K_MA1，对载荷P在[P_k1,P_k2]范围时的非等偏频型三级渐变刚度板簧的第一级渐变复合夹紧刚度K_kwP1进行计算，即II步骤：第二级渐变复合夹紧刚度K_kwP2的计算根据第2次开始接触载荷P_k2，第3次开始接触载荷P_k3，步骤(1)中计算得到的K_MA1和K_MA2，对载荷P在[P_k2,P_k3]范围时的非等偏频型三级渐变刚度板簧的第二级渐变复合夹紧刚度K_kwP2进行计算，即III步骤：第三级渐变复合夹紧刚度K_kwP2的计算根据第3次开始接触载荷P_k3，第3次完全接触载荷P_w3，步骤(1)中计算得到的K_MA2和K_MA3，对载荷P∈[P_k3,P_w3]范围时的非等偏频型三级渐变刚度板簧的第三级渐变复合夹紧刚度K_kwP3进行计算，即(3)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高H_gM10的设计：根据第1次开始接触载荷P_k1，第2次开始接触载荷P_k2，第3次开始接触载荷P_k3，第3次完全接触载荷P_3w，额定载荷P_N，在额定载荷P_N下的剩余切线弧高H_gMN，步骤(1)中计算得到的K_M和K_MA3，步骤(2)中计算得到的K_kwP1、K_kwP2和K_kwP3，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高H_gM0进行设计，即(4)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第一级副簧初始切线弧高H_gA10的设计：i步骤：主簧末片下表面初始曲率半径R_M0b计算根据主簧片数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，步骤(3)中设计得到的H_gM0，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计算根据非等偏频型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，第1次开始接触载荷P_k1，步骤(1)中计算得到的h_Me，及i步骤中计算得到的R_M10b，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：第一级副簧初始切线弧高H_gA10的设计根据第一级副簧首片的一半夹紧长度L_A11，ii步骤中计算得到的R_A10a，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的第一级副簧初始切线弧高H_gA10进行设计，即(5)三级渐变刚度板簧的第二级副簧初始切线弧高H_gA20的设计：①步骤：第一级副簧末片下表面初始曲率半径R_A10b计算根据第一级副簧片数n₁，第一级副簧各片的厚度h_A1j，j＝1,2,…,n₁；步骤(4)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②步骤：第二级副簧首片上表面的曲率半径R_A20a计算根据非等偏频型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，第1次开始接触载荷P_k1，第2次开始接触载荷P_k2，步骤(1)中计算得到的h_MA1e，及①步骤中计算得到的R_A10b，对第二级副簧首片上表面初始曲率半径R_A20a进行计算，即③步骤：第二级副簧初始切线弧高H_gA20的设计根据第二级副簧首片的一半夹紧长度L_A21，②步骤中计算得到的R_A20a，对第二级副簧初始切线弧高H_gA20进行设计，即(6)三级渐变刚度板簧的第三级副簧初始切线弧高H_gA30的设计：1)步骤：第二级副簧末片下表面初始曲率半径R_A20b计算根据第二级副簧片数n₂，第二级副簧各片的厚度h_A2k，k＝1,2,…,n₂，②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2)步骤：第三级副簧首片上表面初始曲率半径上R_A30a的计算根据非等偏频型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，第2次开始接触载荷P_k2，第3次开始接触载荷P_k3，步骤(1)中计算得到的h_MA2e，及1)步骤中计算得到的R_A20b，对第三级副簧首片上表面初始曲率半径R_A30a进行计算，即3)步骤：第三级副簧初始切线弧高H_gA30的设计根据第三级副簧首片的一半夹紧长度L_A31，2)步骤中计算得到的R_A30a，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的第三级副簧初始切线弧高H_gA30进行设计，即