非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法技术

技术编号:15574179 阅读:199 留言:0更新日期:2017-06-12 02:46
本发明专利技术涉及非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法,属于车辆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,主簧初始切线弧高,在各级副簧初始切线弧高确定和初始曲面形状计算基础上,通过曲面微元及叠加计算,对非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级副簧首片的下料长度进行设计。通过样机下料加工试验可知,本发明专利技术所提供的非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法是正确的,为其他各片副簧下料长度设计及CAD软件开发奠定了技术基础。利用该方法可得到可靠的各级副簧首片下料长度设计值,提高材料利用率,改善加工工艺,提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法
本专利技术涉及车辆悬架板簧,特别是非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法。
技术介绍
为了满足在不同载荷下的车辆行驶平顺性,可将原一级渐变刚度板簧的主簧和副簧分别拆分为两级,即采用三级渐变刚度板簧;同时,为了确保主簧的应力强度,通常通过主簧和三级副簧初始切线弧高及三级渐变间隙,使三级副簧适当提前承担载荷,从而降低主簧的应力,即采用非等偏频型三级渐变刚度板簧悬架,其中,在主簧设计确定之后,各级副簧首片下料长度设计是否准确可靠,不仅影响其他各片下料长度的设计,而且还影响材料节省率、加工工艺和生产效率。然而,由于非等偏频式三级渐变刚度板簧的挠度解析计算非常复杂,且受各级板簧根部重叠部分等效厚度计算和曲面形状计算等关键问题的制约,先前国内外一直未给出非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法,不能满足非等偏频型三级渐变刚度板簧的设计及CAD软件开发要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高,对渐变刚度板簧悬架提出了更高要求,因此,必须建立一种精确、可靠的非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法,为非等偏频型三级渐变刚度板簧的其他各片副簧下料长度设计及CAD软件开发奠定重要的技术基础,提高材料利用率,改善加工工艺,提高生产效率;同时,降低设计和试验费用,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、可靠的非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法,其设计流程如图1所示。非等偏频型三级渐变刚度板簧的一半对称结构如图2所示,是由主簧1、第一级副簧2和第二级副簧3和第三级副簧4所组成的,板簧的一半总跨度等于首片主簧的一半作用长度L1T,骑马螺栓夹紧距的一半为L0,板簧的宽度为b,弹性模量为E,许用应力[σ]。其中,主簧1的片数n片,主簧各片的厚度为hi,一半作用长度为LiT,一半夹紧长度Li=L1iT-L0/2,i=1,2,…,n。第一级副簧2的片数为n1,第一级副簧各片的厚度为hA1j,一半作用长度为LA1jT,一半夹紧长度LA1j=Ln+j=LA1jT-L0/2,j=1,2,…,n1。主簧与第一级副簧的片数之和N1=n+n1。第二级副簧3的片数为n2,第二级副簧各片的厚度为hA2k,一半作用长度LA2kT,一半夹紧长度LA2k=LN1+k=LA2kT-L0/2,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。第三级副簧4的片数为n3,第三级副簧各片的厚度为hA3l,一半作用长度LA3lT,一半夹紧长度LA3l=LN2+l=LA3lT-L0/2,l=1,2,…,n3。主副簧的总片数N=n+n1+n2+n3。通过主簧和各级副簧的初始切线弧高,在主簧1的末片下表面与第一级副簧2的首片上表面之间设置有第一级渐变间隙δMA1;第一级副簧2的末片下表面与第二级副簧3的首片上表面之间设置有第二级间隙δA12;第二级副簧3的末片下表面与第三级副簧4的首片上表面之间设置有第三级渐变间隙δA23,以满足板簧各次开始接触载荷、渐变刚度、应力强度的设计要求,即非等偏频型三级渐变刚度板簧。根据主簧各片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,主簧初始切线弧高,在各级副簧初始切线弧高设计和初始曲面形状计算基础上,利用曲面微元及叠加原理,对非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片的下料长度进行设计。为解决上述技术问题,本专利技术所提供的非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法,其特征在于采用以下设计步骤:(1)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧及其与各级副簧根部重叠部分等效厚度的计算:根据主簧片数n,主簧各片的厚度hi,i=1,2,…,n;第一级副簧的片数n1,第一级副簧各片的厚度hA1j,j=1,2,…,n1;第二级副簧的片数n2,第二级副簧各片的厚度hA2k,k=1,2,…,n2;第三级副簧的片数n3,第三级副簧各片的厚度hA3l,l=1,2,…,n3;对主簧根部重叠部分的等效厚度hMe,及主簧与第一级、第二级和第三级副簧的根部重叠部分的等效厚度hMA1e,hMA2e和hMA3e分别进行计算,即:(2)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HgA10的确定:i步骤: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,对非等偏频型三级渐变刚度板簧的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Pk1,步骤(1)中计算得到的hMe,及i步骤中计算得到的RM0b,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:第一级副簧初始切线弧高HgA10的确定根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11,ii步骤值计算得到的RA10a,对第一级副簧初始切线弧高HgA10进行确定,即(3)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第二级副簧初始切线弧高HgA20的确定:a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;步骤(2)中设计得到的RA10a,对第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b进行计算,即b步骤:第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a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;第1次开始接触载荷Pk1,第2次开始接触载荷Pk2,主簧首片的一半夹紧长度L1,步骤(1)中计算得到的hMA1e,及a步骤中计算得到的RA10b,对第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a进行计算,即c步骤:第二级副簧初始切线弧高HgA20的确定根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21,b步骤中计算得到的RA20a,对第二级副簧初始切线弧高HgA20进行确定,即(4)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HgA30的确定:I步骤:第二级副簧末片下表面初始曲率半径RA20b计算根据第二级副簧片数n2,第二级副簧各片的厚度hA2k,步骤(3)的b步骤中计算得到的RA20a,对第二级副簧末片下表面初始曲率半径RA20b进行计算,即II步骤:第三级副簧首片上表面初始曲率半径上RA30a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;首片主簧的一半夹紧长度L1,第2次开始接触载荷Pk2,第3次开始接触载荷Pk3,步骤(1)中计算得到的hMA2e,及I步骤中计算得到的RA20b,对第三级副簧首片上表面初始曲率半径RA30a进行计算,即III步骤:第三级副簧初始切线弧高HgA30的确定根据第三级副簧首片的一半夹紧长度LA31,II步骤中计算得到的RA30a,对第三级副簧初始切线弧高HgA30进行确定,即(5)非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级副簧首片的曲面形状的计算:根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b,骑马螺栓夹紧距的一半L0,弹性模量E;第一级副簧首片本文档来自技高网...
非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法

【技术保护点】
非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法,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,确保满足板簧各次接触载荷、渐变夹紧刚度和应力强度的设计要求,即非等偏频型三级渐变刚度板簧;根据主簧各片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,主簧初始切线弧高,在各级副簧初始切线弧高设计和初始曲面形状计算基础上,通过曲面微元及叠加计算,对非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片的下料长度进行设计,具体设计步骤如下:(1)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧及其与各级副簧根部重叠部分等效厚度的计算:根据主簧片数n,主簧各片的厚度h

【技术特征摘要】
1.非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片下料长度的设计方法,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,确保满足板簧各次接触载荷、渐变夹紧刚度和应力强度的设计要求,即非等偏频型三级渐变刚度板簧;根据主簧各片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,主簧初始切线弧高,在各级副簧初始切线弧高设计和初始曲面形状计算基础上,通过曲面微元及叠加计算,对非等偏频型三级渐变刚度板簧各级副簧首片的下料长度进行设计,具体设计步骤如下:(1)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧及其与各级副簧根部重叠部分等效厚度的计算:根据主簧片数n,主簧各片的厚度hi,i=1,2,…,n;第一级副簧的片数n1,第一级副簧各片的厚度hA1j,j=1,2,…,n1;第二级副簧的片数n2,第二级副簧各片的厚度hA2k,k=1,2,…,n2;第三级副簧的片数n3,第三级副簧各片的厚度hA3l,l=1,2,…,n3;对主簧根部重叠部分的等效厚度hMe,及主簧与第一级、第二级和第三级副簧的根部重叠部分的等效厚度hMA1e,hMA2e和hMA3e分别进行计算,即:(2)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HgA10的确定:i步骤: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,对非等偏频型三级渐变刚度板簧的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Pk1,步骤(1)中计算得到的hMe,及i步骤中计算得到的RM0b,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:第一级副簧初始切线弧高HgA10的确定根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11,ii步骤值计算得到的RA10a,对第一级副簧初始切线弧高HgA10进行确定,即(3)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第二级副簧初始切线弧高HgA20的确定:a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;步骤(2)中设计得到的RA10a,对第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b进行计算,即b步骤:第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a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;第1次开始接触载荷Pk1,第2次开始接触载荷Pk2,主簧首片的一半夹紧长度L1,步骤(1)中计算得到的hMA1e,及a步骤中计算得到的RA10b,对第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a进行计算,即c步骤:第二级副簧初始切线弧高HgA20的确定根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21,b步骤中计算得到的RA20a,对第二级副簧初始切线弧高HgA20进行确定,即(4)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HgA30的确定:I步骤:第二级副簧末片下表面初始曲率半径RA20b计算根据第二级副簧片数n2,第二级副簧各片的厚度hA2k,步骤(3)的b步骤中计算得到的RA20a,对第二级副簧末片下表面初始曲率半径RA20b进行计算,即II步骤:第三级副簧首片上表面初始曲率半径上RA30a的计算根据非等偏频型三级...

【专利技术属性】
技术研发人员:周长城汪晓马驰骋赵雷雷杨腾飞王凤娟邵明磊
申请(专利权)人:山东理工大学
类型:发明
国别省市:山东,37

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