根部加强端部非等构变截面板簧夹紧端点力的仿真计算法制造技术

本发明专利技术涉及根部加强端部非等构变截面板簧夹紧端点力的仿真计算法，属于悬架变少片截面板簧技术领域。本发明专利技术可根据板簧片数，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，弹性模量，根部垫片和端部垫片的厚度，对根部加强端部非等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的夹紧端点力进行仿真计算。通过样机试验可知，本发明专利技术所提供的根部加强端部非等构变截面板簧夹紧端点力的仿真计算法是准确的，可得到准确可靠的各片板簧夹紧端点力的仿真计算值，为各片板簧预夹紧应力的仿真计算奠定了可靠的技术基础。利用该方法可提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低产品的设计及试验费用，加快产品开发速度。

Simulation method for clamping end point force of root end reinforced non section variable section panel spring

The invention relates to a simulation calculation method for clamping end point force of a reinforced root end non section variable section panel spring, which belongs to the technical field of a suspension less variable sectional section leaf spring. According to the number of plate reed, the structural parameters of each leaf spring and the design value of the free tangent arc high, the modulus of elasticity, the thickness of the root gasket and the end gasket, the clamping force of the plate spring of the unstructured parabolic cross section leaf spring at the end of the end is simulated. Through the prototype test, it can be found that the simulation calculation method for strengthening the end force of the end of the unequal structure cross section leaf spring provided by the invention is accurate. The accurate and reliable calculation value of the clamping force of each leaf spring is obtained, which lays a reliable technical foundation for the simulation calculation of the pre clamping stress of each plate spring. Using this method, the design level, reliability, service life and vehicle safety of the product can be improved; at the same time, the design and test cost of the product can be reduced and the speed of product development is accelerated.

【技术实现步骤摘要】
根部加强端部非等构变截面板簧夹紧端点力的仿真计算法
本专利技术涉及车辆悬架少片变截面板簧，特别是根部加强端部非等构变截面板簧夹紧端点力的仿真计算法。
技术介绍
随着汽车节能和轻量化政策的实施，少片变截面板簧因具有重量轻，材料利用率高，片间无摩擦或摩擦小，振动噪声低，使用寿命长等优点，日益受到车辆悬架专家、生产企业及车辆制造企业的高度关注，并且在车辆悬架系统中得到了广泛应用，其中，为了加强板簧根部的强度及满足首片板簧的端部受力复杂的要求，可在各片板簧的根部平直段与抛物线段之间增加一斜线段，并且首片板簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片板簧的端部平直段的厚度和长度，即采用根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧。通常为了提高板簧可靠性和使用寿命的设计要求，通过各片板簧不同自由切线弧高，在装配夹紧之后，使首片板簧或前几片板簧产生一定的预夹紧压应力，从而提高板簧可靠性和使用寿命；同时，确保首片板簧的初始切线弧高满足设计要求。对于给定设计结构的各片板簧，装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力是否满足设计要求，必须对其仿真计算，其中，各片板簧的夹紧端点力的仿真计算，是各片预夹紧应力仿真计算的前提，因此，必须首先对装配夹紧后的各片板簧的夹紧端点力进行仿真计算。然而，据所查资料可知，由于各片根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的夹紧刚度计算非常复杂，且受各片板簧夹紧端点力与板簧结构、夹紧刚度、自由切线弧高及初始切线弧高之间关系及装配夹紧后的各片板簧初始切线弧高的仿真计算的制约，先前一直未曾给出根部加强端部非等构变截面板簧夹紧端点力的仿真计算法。因此，必须建立一种准确、可靠的根部加强端部非等构变截面板簧夹紧端点力的仿真计算法，为根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的各片板簧预夹紧应力的仿真计算奠定可靠的技术基础，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性和安全性及根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的设计要求，确保配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高及各片板簧的预夹紧应力满足设计要求，提高产品设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性的设计要求；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、可靠的根部加强端部非等构变截面板簧自由切线弧高的设计方法，其设计流程图，如图1所示。根部加强端部非等构式抛物线型变截面板簧为以中心穿装孔对称的结构，其一半对称夹紧结构示意图如图2所示，其中包括，板簧1，根部垫片2，端部垫片3。板簧1的片数为n，各片板簧结构相同，其中，2≤n≤5；各片板簧的宽度为b，弹性模量为E，一半作用长度为LT，是由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直段四段所构成，其中，根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，斜线段对板簧根部起加强作用，各片板簧的端部平直段非等构，即首片板簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片板簧的端部平直段的厚度和长度，以满足首片板簧受力复杂的要求。各片板簧的根部平直段的一半长度L0，斜线段的水平长度为Δl，斜线段的根部到板簧端点的水平距离l2＝LT-L0，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2p＝LT-L0-Δl。各片板簧的根部平直段的厚度为h2，抛物线段的根部厚度为h2p，其中，h2>h2p≥h2l2p/l2，各片板簧的端部平直厚度为h1i。各片板簧的斜线段的厚度比γ＝h2p/h2，抛物线段的厚度比βi＝h1i/h2p，各片板簧的端部平直段的长度为在各片板簧的根部之间设有根部垫片2，根部垫片厚度为δc。在各片板簧的端部之间设有端部垫片3，端部垫片的厚度为δe，材料为碳纤维复合材料，以降低板簧工作所产生的摩擦噪声。通过各片板簧的各自不同自由切线弧高，确保装配预夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力满足设计要求。各片板簧的自由切线弧高为Hgi0，装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高为HgC1，各片板簧的夹紧端点力为Fi，i＝1,2,…,n。各片板簧夹紧端点力的仿真计算是预夹紧应力仿真计算的前提。根据板簧片数，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，弹性模量，根部垫片和端部垫片的厚度，对根部加强端部非等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的夹紧端点力进行仿真计算。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的根部加强端部非等构变截面板簧夹紧端点力的仿真计算法，其特征在于采用以下设计步骤：(1)根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度Ki的计算：A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-Ei的计算根据板簧片数n，板簧的宽度b，斜线段的水平长度Δl，斜线段的根部到板簧端点的水平距离l2，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2p，弹性模量E；各片板簧的根部平直段的厚度h2，抛物线段的根部厚度h2p，端部平直段的厚度h1i；各片板簧的斜线段的厚度比γ＝h2p/h2，抛物线段的厚度比βi＝h1i/h2p，对根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-Ei进行计算，i＝1,2,…,n，即B步骤：各片板簧的夹紧刚度Ki的计算根据板簧片数n，各片板簧的根部平直段的厚度h2，A步骤中计算得到的Gx-Ei，对根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧刚度Ki进行计算，i＝1,2,…,n，即(2)根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的首片板簧初始切线弧高HgC1的确定：根据板簧片数n，根部垫片厚度δc，端部垫片厚度δe，各片板簧的自由切线弧高的设计值Hgi0，根部平直段的厚度h2，前n-1片板簧的端部平直段的厚度h1i，步骤(1)中计算得到的Ki，对根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高HgC1进行确定，即(3)根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的其他各片板簧初始切线弧高HgCi的确定：根据板簧片数n，根部垫片厚度δc，端部垫片厚度δe，前n-1片板簧的端部平直段的厚度h1i，步骤(2)中确定得到的HgC1，对根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧装配夹紧后除首片板簧之外的其他各片板簧的初始切线弧高HgCi进行确定，i＝2,3,…,n，即HgCi＝HgC1+(h2+δc)-(h1i-1+δe),i＝2,3,…,n；(4)根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的各片板簧预夹紧端点力Fi的仿真计算：根据板簧片数n，各片板簧的自由切线弧高的设计值Hgi0，步骤(1)中计算得到的Ki，步骤(2)和步骤(3)中确定得到的HgCi，i＝1,2,…,n，对根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧端点力Fi进行仿真计算，即本专利技术比现有技术具有的优点先前对于根部加强端部非等构式抛物线型变截面板簧，一直未曾给出准确可靠的根部加强端部非等构变截面板簧夹紧端点力的仿真计算法，不能满足车辆快速发展及对悬架板簧现代化CAD设计的要求。本专利技术可根据板簧片数，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，弹性模量，根部垫片和端部垫片的厚度，对根部加强端部非等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的夹紧端点力进行仿真计算。通过样机试验测试可知，本专利技术所提供的根部加强端部非等构变截面板簧夹紧端点力的仿真计算法是正确的，可得到准确可靠的各片板簧夹紧端点力的仿真计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.根部加强端部非等构变截面板簧夹紧端点力的仿真计算法，其中，各片板簧的一半作用长度是由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直段四段所构成，根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，斜线段对板簧根部起加强作用；各片板簧根部平直段的厚度相等，各片板簧的端部平直段非等构，首片板簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片板簧的端部平直段的厚度和长度，即根部加强端部非等构少片抛物线型变截面板簧；装配夹紧后的各片板簧夹紧端点力的仿真计算是预夹紧应力仿真计算的前提；根据板簧片数，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，弹性模量，根部垫片和端部垫片的厚度，对根部加强端部非等构少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的夹紧端点力进行仿真计算，其特征在于采用以下具体仿真计算步骤：(1)根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度Ki的计算：A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数Gx‑Ei的计算根据板簧片数n，板簧的宽度b，斜线段的水平长度Δl，斜线段的根部到板簧端点的水平距离l2，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2p，弹性模量E；各片板簧的根部平直段的厚度h2，抛物线段的根部厚度h2p，端部平直段的厚度h1i；各片板簧的斜线段的厚度比γ＝h2p/h2，抛物线段的厚度比βi＝h1i/h2p，对根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧端点变形系数Gx‑Ei进行计算，i＝1,2,…,n，即...

【技术特征摘要】
1.根部加强端部非等构变截面板簧夹紧端点力的仿真计算法，其中，各片板簧的一半作用长度是由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直段四段所构成，根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，斜线段对板簧根部起加强作用；各片板簧根部平直段的厚度相等，各片板簧的端部平直段非等构，首片板簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片板簧的端部平直段的厚度和长度，即根部加强端部非等构少片抛物线型变截面板簧；装配夹紧后的各片板簧夹紧端点力的仿真计算是预夹紧应力仿真计算的前提；根据板簧片数，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，弹性模量，根部垫片和端部垫片的厚度，对根部加强端部非等构少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的夹紧端点力进行仿真计算，其特征在于采用以下具体仿真计算步骤：(1)根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度Ki的计算：A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-Ei的计算根据板簧片数n，板簧的宽度b，斜线段的水平长度Δl，斜线段的根部到板簧端点的水平距离l2，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2p，弹性模量E；各片板簧的根部平直段的厚度h2，抛物线段的根部厚度h2p，端部平直段的厚度h1i；各片板簧的斜线段的厚度比γ＝h2p/h2，抛物线段的厚度比βi＝h1i/h2p，对根部加强端部非等构抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-Ei进行计算，i＝1,2,…,n，即B步骤：各片板簧的夹紧刚度Ki的计算根据板簧片数n...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长城，于曰伟，毛少坊，赵雷雷，汪晓，杨腾飞，杨铖兆，梁宇通，李晓晗，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37