非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法技术

本发明专利技术涉及非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，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、主簧加紧刚度、主副簧复合加紧刚度、接触载荷、额定载荷及在额定载荷下剩余切线弧高设计要求值，对非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙进行设计。通过样机加载挠度试验结果可知，本发明专利技术所提供的主副簧间隙设计方法是正确的，为非等偏频一级渐变刚度板簧的设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法可得到准确可靠的主副簧间隙设计值，提高产品的设计水平、质量和性能及提高车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低产品的设计和试验测试费用，加快产品的开发速度。

Design method of main and secondary spring clearance of unequal frequency variable grade tapered spring plate

The invention relates to a design method for the main and secondary spring clearance of a non constant frequency first grade gradual rigidity leaf spring, belonging to the technical field of suspension leaf spring. According to the invention, the main structure parameters of spring and spring elastic modulus, spring stiffness, stepping up the main and auxiliary spring up composite stiffness, contact load, rated load and residual camber design value tangent at rated load, the non biased main and auxiliary spring clearance level variable stiffness spring the design. The prototype load deflection test results show that the main and auxiliary spring clearance design method provided by the invention is correct, laid a reliable technical basis for the design and development of CAD software and other non offset a gradual rigidity leaf spring. We can use this method to get accurate and reliable design of main and auxiliary spring clearance value, raise the level of product design, quality and performance and improve vehicle ride comfort and safety; at the same time, reduce the costs of product design and testing, accelerate the speed of product development.

【技术实现步骤摘要】
非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法
本专利技术涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法。
技术介绍
为了满足一级渐变刚度板簧的主簧强度的要求，通常使副簧尽早承担载荷而降低完全性接触载荷和主簧应力，即采用非等偏频一级渐变刚度板簧悬架，其中，非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙，不仅影响主副簧间隙、渐变刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性，而且还影响板簧应力、安装装配和在额定载荷下剩余切线弧高及车辆行驶安全性。然而，由于受主副簧初始切线弧高及曲面形状在任意位置曲面高度计算的制约，先前一直未能给出非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，不能满足车辆行业快速发展及现代化CAD软件开发的要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对非等偏频一级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、可靠的非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，为非等偏频一级渐变刚度板簧设计及CAD软件开发奠定可靠的技术基础，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性及对非等偏频一级渐变刚度板簧设计的要求，提高非等偏频一级渐变刚度板簧的设计水平、产品质量和性能，及车辆行驶平顺性和安全性的设计要求；同时，降低产品设计及试验费用，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、可靠的非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，设计流程图，如图1所示。非等偏频一级渐变刚度板簧的一半对称结构如图2所示，是由主簧1和副簧2所组成的，一级渐变刚度板簧的一半总跨度，即为首片主簧的一半作用长度为L1t，骑马螺栓夹紧距的一半为L0，钢板弹簧的宽度为b，弹性模量为E。主簧1的片数为n，各片主簧的厚度为hi，一半作用长度为Lit，一半夹紧长度Li＝Lit-L0/2，i＝1,2,…n。副簧2的片数为m，各片副簧的厚度为hAj，一半作用长度为LAjt，一半夹紧长度LAj＝LAjt-L0/2，j＝1,2,…m。通过主簧和副簧初始切线弧高，确保首片副簧端部上表面与末片主簧端部下表面之间设置有一定的主副簧间隙δMA，以满足渐变刚度板簧开始接触载荷和完全接触载荷、主簧应力强度和悬架渐变刚度的设计要求，并且还应该满足板簧安装及在额定载荷下剩余切线弧高的设计要求。非等偏频一级渐变刚度板簧的空载载荷P0，开始接触载荷为Pk，完全接触载荷为Pw；为了满足主簧应力强度的要求，悬架开始接触载荷偏频f0k与完全接触载荷偏频f0w不相等，即设计为非等偏频一级渐变刚度板簧。主副簧间隙是由末片主簧下表面在首片副簧端部位置处的初始曲面高度与副簧初始切线弧高所决定的，对悬架特性及车辆行驶平顺性和安全性都具有作用影响。根据非等偏频一级渐变刚度板簧的各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主簧夹紧刚度、主副簧复合夹紧刚度、开始接触载荷和完全接触载荷、额定载荷及在额定载荷下剩余切线弧高设计要求值，对非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙进行设计。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：(1)非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的渐变夹紧刚度KkwP的计算：根据开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw；主簧夹紧刚度KM，主副簧复合夹紧刚度KMA，对非等偏频一级渐变刚度弹簧在载荷P∈[Pk,Pw]范围内的渐变夹紧刚度KkwP进行计算，即(2)非等偏频一级渐变刚度弹簧的主簧初始切线弧高HgM0确定：根据主簧夹紧刚度KM，主副簧的复合夹紧刚度KMA；开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw，额定载荷PN，在额定载荷PN下的剩余切线弧高HgMsy，及步骤(1)中计算得到的KkwP，对非等偏频一级渐变刚度弹簧的主簧初始切线弧高HgM0进行确定，即(3)末片主簧在首片副簧长度位置处的曲面高度HM-Aend计算：I步骤：基于初始切线弧高的首片主簧等效端点力FM1e计算根据非等偏频一级渐变刚度弹簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的厚度h1，一半夹紧长度L1，步骤(2)中计算得到的HgM0，对基于初始切线弧高的首片主簧等效端点力FM1e进行计算，即II步骤：末片主簧在首片副簧端点位置处的曲面高度HM-Aend计算根据非等偏频一级渐变刚度弹簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的厚度h1，一半夹紧长度L1；首片副簧的一半夹紧长度LA1，及I步骤中计算得到的FM1e，对主簧在首片副簧端点位置处的曲面高度HM-Aend进行计算，即式中，为主簧在对应首片副簧端点位置处的变形系数，(4)非等偏频一级渐变刚度板簧的副簧初始切线弧高HgA0确定：A步骤：首片主簧下表面初始曲率半径RM0b计算根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，首片主簧的一半夹紧长度L1，步骤(2)中设计得到的HgM0，对首片主簧下表面初始曲率半径RM0b进行计算，即B步骤：首片副簧上表面初始曲率半径RA0a计算根据非等偏频一级渐变刚度弹簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的一半夹紧长度L1，主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，开始接触载荷Pk，及A步骤中计算得到的RM0b，对首片副簧上表面初始曲率半径RA0a进行计算，即式中，hMe为主簧根部重叠部分的等效厚度，C步骤：副簧初始切线弧高HgA0确定根据首片副簧的一半夹紧长度LA1，B步骤中计算得到的RA0a，对副簧初始切线弧高HgA0进行确定，即(5)非等偏频一级渐变刚度弹簧的主副簧渐变间隙δMA设计：根据步骤(3)中计算得到的HM-Aend，及步骤(4)中确定得到的HgA0，对非等偏频一级渐变刚度弹簧的主副簧间隙δMA进行设计，即δMA＝HM-Aend-HgA0。本专利技术比现有技术具有的优点由于受主副簧初始切线弧高及曲面形状计算的制约，先前一直未能给出非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，不能满足车辆行业快速发展及现代化CAD软件开发的要求。本专利技术可根据非等偏频一级渐变刚度板簧的各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主簧夹紧刚度、主副簧复合夹紧刚度、开始接触载荷、完全接触载荷、额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值，在主副簧初始切线弧高确定、及主簧曲面形状计算的基础上，对非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的主副簧间隙进行设计。通过样机加载挠度试验测试结果可知，本专利技术所提供的非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法是正确的，可得到准确可靠的主副簧间隙设计值，为非等偏频一级渐变刚度板簧设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础；同时，利用该方法可提高非等偏频一级渐变刚度板簧的设计水平、产品质量及车辆行驶平顺性和安全性；同时，还可降低设计及试验测试费用，加快产品开发速度。附图说明为了更好地理解本专利技术，下面结合附图做进一步的说明。图1是非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计流程图；图2是非等偏频一级渐变刚度板簧的一半对称结构示意图；图3是实施例的非等偏频一级渐变刚度板簧的渐变夹紧刚度KkwP随载荷P的变化曲线。具体实施方案下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例：某非等偏频一级渐变刚度板簧，参照图2，其包括主簧3、第一级副簧2和第二级副簧1，整个钢板弹簧的宽度b＝63mm，跨度的一半即一半作用长度L1t＝5本文档来自技高网...

【技术保护点】
非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，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；通过主簧和副簧的初始切线弧高及主副簧间隙，确保满足板簧渐变刚度、应力强度和悬架偏频的设计要求，即非等偏频一级渐变刚度板簧；根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主簧夹紧刚度、主副簧复合夹紧刚度、开始接触载荷和完全接触载荷、额定载荷及在额定载荷下剩余切线弧高给定情况下，对非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙进行设计，具体设计步骤如下：(1)非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的渐变夹紧刚度K

【技术特征摘要】
1.非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，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；通过主簧和副簧的初始切线弧高及主副簧间隙，确保满足板簧渐变刚度、应力强度和悬架偏频的设计要求，即非等偏频一级渐变刚度板簧；根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主簧夹紧刚度、主副簧复合夹紧刚度、开始接触载荷和完全接触载荷、额定载荷及在额定载荷下剩余切线弧高给定情况下，对非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧间隙进行设计，具体设计步骤如下：(1)非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的渐变夹紧刚度KkwP的计算：根据开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw；主簧夹紧刚度KM，主副簧复合夹紧刚度KMA，对非等偏频一级渐变刚度弹簧在载荷P∈[Pk,Pw]范围内的渐变夹紧刚度KkwP进行计算，即(2)非等偏频一级渐变刚度弹簧的主簧初始切线弧高HgM0确定：根据主簧夹紧刚度KM，主副簧的复合夹紧刚度KMA；开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw，额定载荷PN，在额定载荷PN下的剩余切线弧高HgMsy，及步骤(1)中计算得到的KkwP，对非等偏频一级渐变刚度弹簧的主簧初始切线弧高HgM0进行确定，即(3)末片主簧在首片副簧长度位置处的曲面高度HM-Aend计算：I步骤：基于初始切线弧高的首片主簧等效端点力FM1e计算根据非等偏频一级渐变刚度弹簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的厚度h1，一半夹紧长度L1，步骤(2)中计算得到的HgM0，对基于初始切线弧高的首片主簧等效端点力FM1e进行计算，即

【专利技术属性】
技术研发人员：王炳超，周长城，
申请(专利权)人：王炳超，
类型：发明
国别省市：山东,37