[发明专利]非等偏频型三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法

摘要

本发明涉及非等偏频型三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法，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，弹性模量，最大许用应力，骑马螺栓夹紧距，主簧及其与各级副簧的夹紧刚度，初始切线弧高，在最大许用载荷和接触载荷及三级渐变夹紧刚度仿真计算的基础上，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大限位挠度进行仿真验算。通过样机加载应力试验可知，本发明所提供的非等偏频型三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法是正确的。利用该方法可得到准确可靠的最大限位挠度仿真验算值，提高产品的设计水平、质量、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

主权项

1.非等偏频型三级渐变刚度板簧最大限位挠度的仿真验算法，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；板簧是由主簧和三级副簧构成，通过主簧和各级副簧的初始切线弧高及三级渐变间隙，确保满足板簧接触载荷、渐变刚度和主簧应力强度的设计要求，即非等偏频型三级渐变刚度板簧；依据最大限位挠度设计值设置一限位装置，在冲击载荷下对板簧起保护作用，提高板簧可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；根据各片板簧的结构参数，弹性模量，最大许用应力，骑马螺栓夹紧距，主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧的复合夹紧刚度，初始切线弧高，在最大许用载荷、接触载荷、渐变夹紧刚度仿真计算的基础上，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大限位挠度进行仿真验算，具体仿真验算步骤如下：(1)主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度和主簧最大厚度板簧的厚度的确定：A步骤：主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度的确定根据主簧片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,...,n；第一级副簧片数n1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,...,n1；第二级副簧片数n2,第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,...,n2；第三级副簧片数n3,第三级副簧各片的厚度hA3l，l＝1,2,...,n3；对主簧的根部重叠部分的等效厚度hMe、主簧与各级副簧的根部重叠部分的等效厚度hMA1e、hMA2e、hMA3e分别进行计算，即：B步骤：主簧的最大厚度板簧的厚度hmax的确定根据主簧片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,...,n，确定主簧的最大厚度板簧的厚度hmax，即hmax＝max(hi)；(2)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧和各级副簧的曲率半径的计算：I步骤：第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM0b计算根据主簧片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n；主簧首片的一半夹紧长度L1，主簧的初始切线弧高HgM0，对主簧末片下表面初始曲率半径RM0b进行计算，即II步骤：第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a计算根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11，第一级副簧的初始切线弧高HgA10，对第一级副簧首 片上表面初始曲率半径RA10a进行计算，即III步骤：第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b计算根据第一级副簧片数n1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,n1；II步骤中计算得到的RA10a，对第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b进行计算，即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，第二级副簧的初始切线弧高设计值HgA20，对第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a进行计算，即V步骤：第二级副簧首片下表面初始曲率半径RA20b的计算很据第二级副簧片数n2，第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,…,n2，及IV步骤所确定的RA20a，对第二级副簧首片下表面初始曲率半径RA20b进行计算，即VI步骤：第三级副簧首片上表面初始曲率半径RA30a的计算根据第三级副簧首片的一半夹紧长度LA31，第三级副簧的初始切线弧高HgA30，对第三级副簧首片上表面初始曲率半径RA30a进行计算，即(3)非等偏频型三级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，步骤(1)中确定的hMe，步骤(2)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b步骤：第2次开始接触载荷Pk2的仿真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，步骤(1)中确定的hMA1e，步骤(2)中计算得到的RA10b和RA20a，及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c步骤：第3次开始接触载荷Pk3的仿真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，步骤(1)中确定的hMA2e，步骤(2)中计算得到的RA20b和RA30a，及b步骤中仿真计算得到的Pk2，对第3次开始接触载荷Pk3进行仿真计算，即d步骤：第3次完全接触载荷Pw3的仿真计算根据b步骤中仿真计算得到的Pk2，c步骤中仿真计算得到的Pk3，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的第3次完全接触载荷Pw3进行仿真计算，即(4)非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax的仿真计算：根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b，最大许用应力[σ]；主簧首片的一半夹紧长度L1，步骤(1)中所确定的hMe、hMA1e、hMA2e、hMA3e和hmax，步骤(3)中仿真计算得到的Pk1、Pk2和Pk3，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax进行仿真计算，即(5)非等偏频型三级渐变刚度钢板弹簧的渐变夹紧刚度的仿真计算：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(3)中仿真计算得到的Pk1和Pk2，对载荷P在[Pk1,Pk2]范围内的第一级渐变夹紧刚度KkwP1进行仿真计算，即ii步骤：第二级渐变夹紧刚度KkwP2的仿真计算根据主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1，主簧与第一级副簧和第二级副簧的复合夹紧刚度KMA2，步骤(3)中仿真计算得到的Pk2和Pk3，对载荷P在[Pk2,Pk3]范围内的第二级渐变夹紧刚度KkwP2进行仿真计算，即iii步骤：第三级渐变夹紧刚度KkwP3的仿真计算根据主簧与第一级副簧和第二级副簧的复合夹紧刚度KMA2，主副簧的总复合夹紧刚度KMA3；步骤(3)中仿真计算得到的Pk3和Pw3，对载荷P在[Pk3,Pw3]范围内的第三级渐变夹紧刚度KkwP3进行仿真计算，即(6)非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大限位挠度fMmax的仿真验算：根据主簧夹紧刚度KM，主副簧的总复合夹紧刚度KMA3；步骤(3)中仿真计算得到的Pk1，Pk2，Pk3和Pw3，步骤(4)中仿真计算得到的Pmax，步骤(5)中仿真计算得到的KkwP1、KkwP2和KkwP3，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的最大限位挠度fMmax进行仿真验算，即