非等偏频一级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法制造技术

本发明专利技术涉及非等偏频一级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法，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、初始切线弧高设计值、额定载荷，在开始接触载荷仿真计算的基础上，对非等偏频一级渐变刚度板簧在不同载荷下的主簧和副簧的根部最大应力进行仿真计算。通过样机加载应力测试可知，表明本发明专利技术所提供的非等偏频一级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法是正确的。利用该方法可得到准确可靠的主簧和副簧的根部最大应力仿真计算值，确保满足应力强度设计要求，提高板簧的设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低产品设计及试验费用，加快产品开发速度。

A simulation method for calculating maximum stress at the root of plate spring with unequal stiffness

The invention relates to a simulation calculation method for the maximum stress of the root springs at the root of unequal frequency primary graded stiffness spring, belonging to the technical field of suspension leaf springs. According to the invention, the main structure parameters of spring and spring elastic modulus, initial tangent camber design value, rated load, based on the calculated contact load simulation, the non bias level gradual rigidity leaf spring under different load the main spring and the auxiliary spring root maximum stress simulation calculation. The loading stress test of the prototype shows that the simulation method of maximum stress at the root of the spring plate is not correct. We can use this method to get the main spring and spring accurate root maximum stress simulation calculation, stress intensity to meet the design requirements, improve the ride comfort and safety of the leaf spring design level, the reliability and the service life of the vehicle; at the same time, reduces the product design and test cost, speed up product development.

【技术实现步骤摘要】
非等偏频一级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法
本专利技术涉及车辆悬架板簧，特别是非等偏频一级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法。
技术介绍
为了满足一级渐变刚度板簧的主簧强度的要求，通常使副簧尽早起作用承担载荷而降低主簧应力，即采用非等偏频一级渐变刚度板簧悬架，其中，根部最大应力影响板簧的应力强度和使用寿命、悬架可靠性及车辆行驶安全性；对于给定设计结构板簧的根部最大应力的仿真计算，可确保板簧满足应力强度设计要求。然后，由于受非等偏频一级渐变刚度板簧的根部最大应力和接触载荷仿真计算的制约，先前一直未能给出非等偏频一级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法，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根部最大应力的仿真计算法，满足车辆行业快速发展、车辆行驶安全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、产品质量和可靠性及车辆行驶平顺性和安全性；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根部最大应力的仿真计算法，其仿真计算流程图，如图1所示。非等偏频一级渐变刚度板簧悬架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，板簧的宽度为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，确保副簧首片端部上表面与主簧末片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。主簧和副簧的根部最大应力，影响板簧的可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性。根据各片主簧和副簧的结构参数、主簧和副簧的初始切线弧高设计值，弹性模量、额定载荷，在开始接触载荷仿真计算的基础上，对非等偏频一级渐变刚度板簧在不同载荷下的主簧和副簧的根部最大应力进行仿真计算。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的非等偏频一级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法，其特征在于采用以下仿真计算步骤：(1)主簧的最大厚度板簧的厚度hmax和根部叠加部分等效厚度hMe的确定：根据主簧片数n,各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，对主簧的最大厚度板簧的厚度hmax和主簧的根部叠加部分的等效厚度hMe进行确定，即hmax＝max(hi)；(2)副簧的最大厚度板簧的厚度hAmax和主副簧的根部叠加部分的等效厚度hMAe的确定：根据副簧片数m，各片副簧的厚度hAj，j＝1,2,…,m；及步骤(1)中计算得到的hMe，对副簧最大厚度板簧的厚度hAmax和主副簧的根部叠加部分的等效厚度hMAe进行确定，即hAmax＝max(hAj)；(3)非等偏频一级渐变刚度板簧的开始接触载荷Pk的仿真计算：根据非等偏频一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；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跨长度L1，主簧初始切线弧高HgM0；首片副簧的一半夹紧长度LA1，副簧初始切线弧高HgA0；步骤(1)中计算所得到的hMe，对开始接触载荷Pk进行仿真计算，即：式中，RM0b为末片主簧下表面初始曲率半径，RA0a为首片副簧上表面初始曲率半径，(4)非等偏频一级渐变刚度板簧的主簧根部最大应力σMmax的仿真计算：根据非等偏频一级渐变刚度板簧的宽度b，额定载荷PN；首片主簧的一半夹紧长度L1，步骤(1)中所得到的hmax和hMe，步骤(2)中所得到的hMAe，及步骤(3)中仿真计算得到的Pk，对不同载荷P下的主簧根部最大应力σMmax进行仿真计算，即(5)非等偏频一级渐变刚度板簧的副簧根部最大应力σAmax的仿真计算：根据非等偏频一级渐变刚度板簧的宽度b，额定载荷PN；首片主簧的一半夹紧长度L1，步骤(2)中所得到的hMAe和hAmax，步骤(3)中仿真计算得到的Pk，对不同载荷P下的副簧根部最大应力σAmax进行仿真计算，即本专利技术比现有技术具有的优点由于受非等偏频一级渐变刚度板簧的根部最大应力和接触载荷仿真计算的制约，先前一直未能给出非等偏频一级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法，不能满足车辆行业快速发展及现代化CAD软件开发的要求。本专利技术可根据各片主簧和副簧的结构参数、主簧和副簧的初始切线弧高设计值、额定载荷，在开始接触载荷仿真计算的基础上，对非等偏频一级渐变刚度板簧的主簧和副簧的根部最大应力进行仿真计算通过样机加载应力测试试验可知，在不同载荷下的主簧和副簧的根部最大应力试验测试值，与仿真计算值相吻合，表明本专利技术所提供的非等偏频一级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法是正确的。利用该方法可得到准确可靠的在不同载荷下的主簧和副簧的根部最大应力仿真计算值，确保板簧满足应力强度设计要求，提高板簧可靠性和使用寿命及车辆的行驶平顺性和安全性；同时，提高渐变刚度板簧的设计水平，降低产品设计和试验测试费用，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根部最大应力的仿真计算流程图；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是实施例的仿真计算得到的主簧根部最大应力随载荷的变化特性曲线；图4是实施例的仿真计算得到的副簧根部最大应力随载荷的变化特性曲线。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的宽度b＝63mm，弹性模量E＝200GPa；板簧跨度的一半即首片主簧的一半作用长度L1t＝525mm，骑马螺栓夹紧距的一半L0＝50mm。主簧片数n＝3片，各片主簧的厚度h1＝h2＝h3＝8mm，各片主簧的一半作用长度分别为L1t＝525mm，L2t＝450mm，L3t＝350mm，一半夹紧长度分别为L1＝L1t-L0/2＝500mm，L2＝L2t-L0/2＝425mm，L3＝L3t-L0/2＝325mm。副簧片数m＝2片，各片副簧的厚度hA1＝hA2＝13mm，各片副簧的一半作用长度分别为LA1t＝250mm，LA2t＝150mm，一半夹紧长度分别为LA1＝LA1t-L0/2＝225mm，LA2＝LA2t-L0/2＝125mm。主副簧的总片数N＝n+m＝5，主簧初始切线弧高设计值HgM0＝102mm，副簧初始切线弧高设计值HgA0＝12mm，额定载荷PN＝7227N。根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主簧和本文档来自技高网...

【技术保护点】
非等偏频一级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法，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；通过主簧和副簧的初始切线弧高及渐变间隙，确保板簧渐变刚度、悬架偏频特性和主簧应力强度设计要求，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、主簧和副簧的初始切线弧高设计值、额定载荷，在开始接触载荷仿真计算的基础上，对不同载荷下的非等偏频一级渐变刚度板簧的主簧和副簧的根部最大应力进行仿真计算，具体仿真计算步骤如下：(1)主簧的最大厚度板簧的厚度h

【技术特征摘要】
1.非等偏频一级渐变刚度板簧根部最大应力的仿真计算法，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；通过主簧和副簧的初始切线弧高及渐变间隙，确保板簧渐变刚度、悬架偏频特性和主簧应力强度设计要求，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、主簧和副簧的初始切线弧高设计值、额定载荷，在开始接触载荷仿真计算的基础上，对不同载荷下的非等偏频一级渐变刚度板簧的主簧和副簧的根部最大应力进行仿真计算，具体仿真计算步骤如下：(1)主簧的最大厚度板簧的厚度hmax和根部叠加部分等效厚度hMe的确定：根据主簧片数n,各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，对主簧的最大厚度板簧的厚度hmax和主簧的根部叠加部分的等效厚度hMe进行确定，即hmax＝max(hi)；(2)副簧的最大厚度板簧的厚度hAmax和主副簧的根部叠加部分的等效厚度hMAe的确定：根据副簧片数m，各片副簧的厚度hAj，j＝1,2,…,m；及步骤(1)中计算得到的hMe，对副簧最大厚度板簧的厚度hAmax和主副簧的根部叠加部分的等效厚度hMAe进行确定，即hAmax＝max(hAj)；(3)非等偏频一级渐变刚度板簧的开始接触载荷Pk的仿真计算：根据非等偏频一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，各片主簧的厚度h...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长城，汪晓，袁光明，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