端部接触式少片端部加强型主副簧端点力的确定方法技术

本发明专利技术端部接触式少片端部加强型主副簧端点力的确定方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明专利技术可根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主副簧间隙、及主副簧所承受载荷，对端部接触式少片端部加强型各片主副簧的端点力进行确定。通过实例和ANSYS仿真验证可知，该方法可得到准确可靠的各片主簧和副簧的端点力值，为端部接触式少片端部加强型主副簧端点力的确定提供了可靠的确定方法，为端部接触式少片端部加强型主副簧的设计提供了可靠的技术基础，利用该方法，提高产品的设计水平和性能及车辆行驶平顺性，同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是端部接触式少片端部加强型主副簧端点力的确定方法。
技术介绍
为了满足加工工艺、应力强度、刚度及吊耳厚度的设计要求，在实际工程应用过程中，可将少片变截面主副簧设计为端部接触式少片端部加强型主副簧。当载荷大于副簧起作用载荷主副簧接触之后，各片主簧和副簧的端点力的分析计算，制约着主副簧的设计计算、刚度及强度校核。然而，由于主簧的端部平直段非等构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度，副簧的长度小于主簧的长度，主副簧接触之后，各片主簧和副簧的变形及内力存有耦合，端部接触式少片端部加强型主副簧的端点力的分析计算非常复杂。据所查阅资料可知，目前国、内外一直未曾给出可靠的端部接触式少片端部加强型主副簧端点力的确定方法，不能满足非端部接触式少片变截面端部加强型主副簧的解析设计、刚度及强度校核的要求。因此，必须建立一种准确、可靠的端部接触式少片端部加强型主副簧端点力的确定方法，满足端部接触式少片端部加强型变截面钢板弹簧解析设计及强度校核的要求，提高产品设计水平、质量、性能和可靠性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。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种简便、可靠的端部接触式少片端部加强型主副簧端点力的确定方法，其流程图，如图1所示。端部接触式少片端部加强型变截面主副簧为对称结构，主副簧的一半对称结构可看作为悬臂梁，即对称中心线为根部固定端，主簧的端部受力点和副簧的触点分别作为主簧端点和副簧端点，一半对称结构主副簧的示意图，如图2所示，其中，包括：主簧1，根部垫片2，副簧3，端部垫片4；主簧1和副簧3的一半对称结构由根部平直段、抛物线段、斜线段、端部平直段四段构成，斜线段对变截面端部起加强作用；主簧1和副簧3的各片根部平直段及主簧1与副簧3之间均设有根部垫片2，主簧1各片的端部平直段设有端部垫片4，端部垫片4的材料为碳纤维复合材料，用来降低弹簧工作时所产的摩擦噪声。主簧1和副簧3的宽度为b，斜线段的长度为Δl，安装间距的一半长度为l3，弹性模量为E。主簧片数为m，主簧的根部平直段的厚度为h2M，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离为l2M＝LM-l3，各片主簧抛物线段的端部厚度为h1Mpi，抛物线段的厚度比βi＝h1Mpi/h2M，i＝1,2,…,m，抛物线段的端部到主簧端点的距离l1Mpi＝l2Mβi2；各片主簧的端部平直段非等构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度，其中，各片主簧的端部平直段的厚度和长度分别为h1Mi和l1Mi＝l1Mpi-Δl；各片主簧斜线段的厚度比γMi＝h1Mi/h1Mpi。副簧片数为n，副簧的一半长度为LA，各片副簧根部平直段的厚度为h2A，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离为l2A＝LA-l3，各片副簧抛物线段的端部厚度为h1Apj，副簧抛物线段的厚度比βAj＝h1Apj/h2A，副簧抛物线段的端部到副簧端点的距离l1Apj＝l2AβAj2；各片副簧的端部平直段的厚度和长度分别为h1Aj和l1Aj＝l1Apj-Δl，副簧斜线段的厚度比γAj＝h1Aj/h1Apj。副簧端部触点与主簧端点的水平距离为l0，副簧端部触点与第m片主簧端部平直段之间的主副簧间隙δ；当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧与主簧端部平直段内某点相接触；当主副簧端部接触之后，主副簧各片端部受力不相同，且与副簧相接触的主簧除了受端点力之外，还在接触点处承受副簧的支撑力。在各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主副簧间隙、及主副簧所承
受载荷给定情况下，对端部接触式少片端部加强型各片主副簧的端点力进行确定。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的端部接触式少片端部加强型主副簧端点力的确定方法，其特征在于采用以下步骤：(1)端点受力情况下的各片端部加强型变截面主簧的端点变形系数Gx-Ei计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，i＝1,2,…,m，斜线段的厚度比γMi，斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpi，斜线段的端部到主簧端点的距离l1Mi；对端点受力情况下的各片主簧的端点变形系数Gx-Ei进行计算，即 G x - E i = 4 ( L M 3 - l 2 M 3 ) E b - 4 l 2 M 3 / 2 ( l 1 M p i 本文档来自技高网...

【技术保护点】
端部接触式少片端部加强型主副簧端点力的确定方法，其中，端部接触式少片端部加强型主副簧的一半对称结构由根部平直段、抛物线段、斜线段和端部平直段4段构成，斜线段对变截面弹簧的端部起加强作用；各片主簧的端部平直段非等构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度，以满足第1片主簧复杂受力的要求；副簧长度小于主簧长度，副簧触点与主簧端部平直段之间设有一定的主副簧间隙，以满足副簧起作用载荷的设计要求；当载荷大于副簧起作用载荷后，主副接触一起工作，各片主簧和副簧的端点力不相等，且第m片主簧除了受端点力之外，还在端部平直段受副簧触点支撑力的作用；在各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主副簧间隙、及主副簧所承受载荷给定情况下，对端部接触式少片端部加强型各片主副簧的端点力进行确定，具体确定步骤如下：(1)端点受力情况下的各片端部加强型变截面主簧的端点变形系数Gx‑Ei计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，i＝1,2,…,m，斜线段的厚度比γMi，斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpi，斜线段的端部到主簧端点的距离l1Mi；对端点受力情况下的各片主簧的端点变形系数Gx‑Ei进行计算，即Gx-Ei=4(LM3-l2M3)Eb-8l2M3/2(l1Mpi3/2-l2M3/2)Eb+4l1Mi3EbγMi3βi3+6Δl(4l1Mi2γMi-l1Mi2-3l1Mi2γMi2+3l1Mpi2γMi2-4l1Mpi2γMi3)EbγMi2βi3(γMi-1)3-6Δl(-l1Mpi2γMi4-2l1Mil1MpiγMi+2l1Mi2γMi2lnγMi+2l1Mpi2γMi2lnγMi+2l1Mil1MpiγMi3-4l1Mil1MpiγMi2lnγMi)EbγMi2βi3(γMi-1)3;]]>(2)端点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数Gx‑DE计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，抛物线段的根部到弹簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比βm，第m片主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpm，第m片主簧斜线段的端部到主簧端点的距离l1Mm，第m片主簧的斜线段的厚度比γMm；副簧触点与主簧端点的水平距离l0，对端点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数Gx‑DE进行计算，即Gx-DE=4LM3-6l0LM2-4l2M3+6l0l2M2Eb-8l2M3/2(l1Mpm1/2-l2M1/2)(l1Mpm+l2M-3l0+l1Mpm1/2l2M1/2)Eb+2(l1Mm-l0)2(2l1Mm+l0)EbγMm3βm3+6Δl(4l1Mm2γMm-l1Mm2-3l1Mm2γMm2-4l1Mpm2γMm3-2l1Mml1MpmγMm)EbγMm2βm3(γMm-1)3+6Δl(3l1Mpm2γMm2+l1Mpm2γMm4+2l1Mm2γMm2lnγMm+2l1Mpm2γMm2lnγMm+2l1Mml1MpmγMm3)EbγMm2βm3(γMm-1)3-24l1Mml1MpmΔlγMm2lnγMmEbγMm2βm3(γMm-1)3-6l0Δl(l1MpmγMm+l1Mm)EbγMm2βm3;]]>(3)主副簧接触点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧的端点变形系数Gx‑Ezm计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，抛物线段的根部到弹簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比βm，第m片主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpm，第m片主簧斜线段的端部到主簧端点的距离l1Mm，第m片主簧的斜线段的厚度比γMm；副...

【技术特征摘要】
1.端部接触式少片端部加强型主副簧端点力的确定方法，其中，端部接触式少片端部加强型主副簧的一半对称结构由根部平直段、抛物线段、斜线段和端部平直段4段构成，斜线段对变截面弹簧的端部起加强作用；各片主簧的端部平直段非等构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度，以满足第1片主簧复杂受力的要求；副簧长度小于主簧长度，副簧触点与主簧端部平直段之间设有一定的主副簧间隙，以满足副簧起作用载荷的设计要求；当载荷大于副簧起作用载荷后，主副接触一起工作，各片主簧和副簧的端点力不相等，且第m片主簧除了受端点力之外，还在端部平直段受副簧触点支撑力的作用；在各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主副簧间隙、及主副簧所承受载荷给定情况下，对端部接触式少片端部加强型各片主副簧的端点力进行确定，具体确定步骤如下：(1)端点受力情况下的各片端部加强型变截面主簧的端点变形系数Gx-Ei计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，i＝1,2,…,m，斜线段的厚度比γMi，斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpi，斜线段的端部到主簧端点的距离l1Mi；对端点受力情况下的各片主簧的端点变形系数Gx-Ei进行计算，即 G x - E i = 4 ( L M 3 - l 2 M 3 ) E b - 8 l 2 M 3 / 2 ( l 1 M p i 3 / 2 - l 2 M 3 / 2 ) E b + 4 l 1 M i 3 Ebγ M i 3 β i 3 + 6 Δ l ( 4 l 1 M i 2 γ M i - l 1 M i 2 - 3 l 1 M i 2 γ M i 2 + 3 l 1 M p i 2 γ M i 2 - 4 l 1 M p i 2 γ M i 3 ) Ebγ M i 2 β i 3 ( γ M i - 1 ) 3 - 6 Δ l ( - l 1 M p i 2 γ M i 4 - 2 l 1 M i l 1 M p i γ M i + 2 l 1 M i 2 γ M i 2 lnγ M i + 2 l 1 M p i 2 γ M i 2 lnγ M i + 2 l 1 M i l 1 M p i γ M i 3 - 4 l 1 M i l 1 M p i γ M i 2 lnγ M i ) Ebγ M i 2 β i 3 ( γ M i - 1 ) 3 ; ]]>(2)端点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数Gx-DE计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，抛物线段的根部到弹簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比βm，第m片主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpm，第m片主簧斜线段的端部到主簧端点的距离l1Mm，第m片主簧的斜线段的厚度比γMm；副簧触点与主簧端点的水平距离l0，对端点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数Gx-DE进行计算，即 G x - D E = 4 L M 3 - 6 l 0 L M 2 - 4 l 2 M 3 + 6 l 0 l 2 M 2 E b - 8 l 2 M 3 / 2 ( l 1 M p m 1 / 2 - l 2 M 1 / 2 ) ( l 1 M p m + l 2 M - 3 l 0 + l 1 M p m 1 / 2 l 2 M 1 / 2 ) E b + 2 ( l 1 M m - l 0 ) 2 ( 2 l 1 M m + l 0 ) Ebγ M m 3 β m 3 + 6 Δ l ( 4 l 1 M m 2 γ M m - l 1 M m 2 - 3 l 1 M m 2 γ M m 2 - 4 l 1 M p m 2 γ M m 3 - 2 l 1 M m l 1 M p m γ M m ) Ebγ M m 2 β m 3 ( γ M m - 1 ) 3 + 6 Δ l ( 3 l 1 M p m 2 γ M m 2 + l 1 M p m 2 γ M m 4 + 2 l 1 M m 2 γ M m 2 lnγ M m + 2 l 1 M p m 2 γ M m 2 lnγ M m + 2 l 1 M m l 1 M p m γ M m 3 ) Ebγ M m 2 β m 3 ( γ M m - 1 ) 3 - 24 l 1 M m l 1 M p m Δlγ M m 2 lnγ M m Ebγ M m 2 β m 3 ( γ M m - 1 ) 3 - 6 l 0 Δ l ( l 1 M p m γ M m + l 1 M m ) Ebγ M m 2 β m 3 ; ]]>(3)主副簧接触点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧的端点变形系数Gx-Ezm计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，抛物线段的根部到弹簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比βm，第m片主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpm，第m片主簧斜线段的端部到主簧端点的距离l1Mm，第m片主簧的斜线段的厚度比γMm；副簧触点与主簧端点的水平距离l0，对主副簧接触点处受力情况下的第m片主簧的端点变形系数Gx-Ezm进行计算，即 G x - E z m = 4 L M 3 - 6 l 0 L M 2 - 4 l 2 M 3 + 6 l 0 l 2 M 2 E b - 8 l 2 M 3 / 2 ( l 1 M p m 1 / 2 - l 2 M 1 / 2 ) ( l 1 M p m + l 2 M - 3 l 0 + l 1 M p m 1 / 2 l 2 M 1 / 2 ) E b + 2 ( l 1 M m - l 0 ) 2 ( 2 l 1 M m + l 0 ) Ebγ M m 3 β m 3 + 6 Δ l ( 4 l 1 M m 2 γ M m - l 1 M m 2 - 3 l 1 M m 2 γ M m 2 + 3 l 1 M p m 2 γ M m 2 - 4 l 1 M p m 2 γ M m 3 + l 1 M p m 2 γ M m 4 - 2 l 1 M m l 1 M p m γ M m ) Ebγ M m 2 β m 3 ( γ M m - 1 ) 3 + 6 Δ l ( 2 l 1 M m 2 γ M m 2 lnγ M m + 2 l 1 M p m 2 γ M m 2 lnγ M m + 2 l 1 M m l 1 M p m γ M m 3 - 4 l 1 M m l 1 M p m γ M m 2 lnγ M m ) Ebγ M m 2 β m 3 ( γ M m - 1 ) 3 - 6 l 0 Δ l ( l 1 M p m γ M m + l 1 M m ) Ebγ M m 2 β m 3 ; ]]>(4)主副簧接触点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数Gx-DEz计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，抛物线段的根部到弹簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比βm，第m片主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpm，第m片主簧斜线段的端部到主簧端点的距离l1Mm，第m片主簧的斜线段的厚度比γMm；副簧触点与主簧端点的水平距离l0，对主副簧接触点处受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数Gx-DEz进行计算，即 G x - DE z = 12 l 2 M 3 / 2 ( 6 l 0 2 l 2 M 1 / 2 + 12 l 0 l 1 M p m l 2 M 1 / 2 - 2 l 2 M 1 / 2 l 1 M p m ...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长城，赵雷雷，邵杰，王凤娟，汪晓，刘灿昌，于曰伟，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37