两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法技术

本发明专利技术涉及两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法，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、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷给定情况下，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在不同载荷下的夹紧刚度特性进行计算。通过样机加载挠度及刚度试验结果可知，本发明专利技术所提供的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法是正确的，可得到准确可靠的刚度特性计算值，为非等偏频一级渐变刚度板簧的设计、刚度校核计算和CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法可提高两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的设计水平和性能及车辆行驶平顺性；同时，降低产品设计和试验测试费用，加快产品开发速度。

Method for calculating stiffness characteristics of two stage auxiliary spring type non equal frequency variable grade stiffness spring plate

The invention relates to a method for calculating the stiffness characteristics of a two stage auxiliary spring type non equal frequency type gradual change 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, a bolt clamping distance, the contact load is given, on the two side spring type non stiffness offset type variable stiffness spring under different load clamping calculation. The prototype load deflection and stiffness test results show that the calculation method of stiffness characteristics of the two stage side spring type non biased type variable stiffness spring is correct, can be calculated by the stiffness characteristics of accurate and reliable, laid a reliable technical basis for design, non biased a variable stiffness spring stiffness calculation and CAD software development. Using this method can improve the grade two spring type non biased type variable stiffness spring design and performance and ride comfort; at the same time, reduce product design and testing costs, speed up product development.

【技术实现步骤摘要】
两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法
本专利技术涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法。
技术介绍
为了提高车辆在额定载荷下的行驶平顺性的设计要求，可采用两级副簧式渐变刚度板簧，同时，由于受主簧强度的制约，通常通过主簧初始切线弧高、第一级副簧和第二级副簧初始切线弧高及两级渐变间隙，使副簧适当提前承担载荷，从而降低主簧应力，即两级副簧式采用非等偏频型渐变刚度板簧悬架，其中，在不同载荷下的刚度特性影响悬架偏频和车辆行驶平顺性。然而，由于两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在渐变过程中的挠度及刚度计算非常复杂，据所查资料可知，先前一直未能给出两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法，大都是利用样机试验测试方法，对其刚度特性进行确定，因此，不能满足车辆行业快速发展及对悬架弹簧所提出的更高要求。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、可靠的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法，为两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧设计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渐变刚度板簧的设计要求，提高两级副簧式非等偏频型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；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、可靠的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法，计算流程如图1所示。两级副簧式非等偏频型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组成。采用两级副簧，主簧与第一级副簧和第一级副簧与第二级副簧之间设有两级渐变间隙δMA1和δA12，以提高额定载荷下的车辆行驶平顺性；为了确保满足主簧应力强度设计要求，第一级副簧和第二级副簧适当提前承担载荷，悬架渐变载荷偏频不相等，即非等偏频型渐变刚度板簧。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，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。第一级副簧片数为m1，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＝LA1jT-L0/2，j＝1,2,…,m1。第二级副簧片数为m2，第二级副簧各片的厚度为hA2k，一半作用长度为LA2kT，一半夹紧长度LA2k＝LA2kT-L0/2，k＝1,2,…,m2。主副簧总片数N＝n+m1+m2。通过主簧和第一级副簧和第二级副簧初始切线弧高，确保满足第1次开始接触载荷Pk1、第2次开始接触载荷Pk2、第2次完全接触载荷Pw2、渐变刚度KkwP1和KkwP2的设计要求。根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、骑马螺栓夹紧距及各次接触载荷，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在不同载荷下的夹紧刚度特性进行计算。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法，其特征在于采用以下计算步骤：(1)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各不同片数重叠段的等效厚度hle计算：根据主簧片数n,各片主簧的厚度hi，i＝1,2,...,n；第一级副簧片数m1,第一级副簧的各片厚度hA1j，j＝1,2,...,m1；第二级副簧片数m2，第二级副簧的各片厚度hA2k，k＝1,2,...,m2；主副簧总片数N＝n+m1+m2，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各不同片数l重叠段的等效厚度hle进行计算，l＝1,2,...,N，即(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧夹紧刚度KM的计算：根据两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n,各片主簧的一半夹紧长度Li，及步骤(1)中计算得到的不同片数重叠段的等效厚度hle，l＝i＝1,2,...,n；对主簧夹紧刚度KM进行计算，即(3)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1计算：根据两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n,各片主簧的一半夹紧长度Li，i＝1,2,...,n；第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的一半夹紧长度为LA1j＝Ln+j，j＝1,2,...,m1，主簧与第一级副簧的片数之和N1＝n+m1，及步骤(1)中计算得到的不同片数重叠段的等效厚度hle，l＝1,2,...,N1；对主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1进行计算，即(4)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主副簧总复合夹紧刚度KMA2计算：根据两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，各片主簧的一半夹紧长度Li，i＝1,2,...,n；第一级副簧片数m1，第一级副簧的一半夹紧长度为LA1j＝Ln+j，j＝1,2,...,m1；第二级副簧片数m2，第二级副簧的一半夹紧长度LA2k＝LN1+k，k＝1,2,...,m2；主副簧总片数N＝n+m1+m2，及步骤(1)中计算得到的渐变刚度钢板弹簧在各不同片数重叠段的等效厚度hle，l＝1,2,...,N，对主副簧总夹紧复合刚度KMA2进行计算，即，即(5)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第一、第二级渐变夹紧刚度Kkwp1和Kkwp2的计算：I步骤：第一级渐变夹紧刚度Kkwp1的计算根据第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，步骤(2)中计算得到的KM，步骤(3)中计算得到的KMA1，对载荷P在[Pk1,Pk1]范围时的第一级渐变夹紧刚度KkwP1进行计算，即II步骤：第二级渐变夹紧刚度Kkwp2的计算根据第2次开始接触载荷Pk2，第2次完全接触载荷Pw2，步骤(3)中计算得到的KMA1，步骤(4)中计算得到的KMA2，对载荷P在[Pk2,Pw2]范围内时的第二级渐变夹紧刚度KkwP2进行计算，即(6)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在不同载荷下的夹紧刚度特性的计算：根据步骤(2)中计算得到的KM，步骤(4)中计算得到的KMA2，步骤(5)中计算得到的KkwP1和KkwP2，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在不同载荷下的刚度特性进行计算，即本专利技术比现有技术具有的优点由于两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在渐变过程中的挠度及刚度计算非常复杂，据所查资料可知，先前一直未能给出两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法，大都是利用样机试验测试方法，对其刚度特性进行确定，因此，不能满足车辆行业快速发展及对悬架弹簧所提出的更高要求。本专利技术可根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷给定情况下，在主簧夹紧刚度、主簧与第一级副簧复合夹紧刚度、主副簧总复合夹紧刚度及两级渐变刚度计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在不同载荷下的夹紧刚度特性进行计算。通过样机加载挠度及刚度试验结果可知，本专利技术所提供的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法是正确的，可得到准确可靠的刚度特性计算值，为非等偏频一级渐变刚度板簧的主簧、第一级副簧和第二级副簧初始切线弧高设计、两级渐变间隙设计、刚度校核计算和CA本文档来自技高网...

【技术保护点】
两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法，其中，各片板簧为以中心穿装对称的结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；将副簧设计为两级副簧，在主簧与第一级副簧之间，及第一级副簧与第二级副簧之间设有两级渐变间隙δ

【技术特征摘要】
1.两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧刚度特性的计算方法，其中，各片板簧为以中心穿装对称的结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；将副簧设计为两级副簧，在主簧与第一级副簧之间，及第一级副簧与第二级副簧之间设有两级渐变间隙δMA1和δA12，以提高在额定载荷下的车辆行驶平顺性；为了确保满足主簧应力强度设计要求，第一级副簧和第二级副簧适当提前承担载荷，渐变载荷下的悬架偏频不相等，即非等偏频型渐变刚度板簧；根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、骑马螺栓夹紧距、及各次接触载荷，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在不同载荷下的夹紧刚度特性进行计算，具体计算步骤如下：(1)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各不同片数重叠段的等效厚度hle计算：根据主簧片数n,各片主簧的厚度hi，i＝1,2,...,n；第一级副簧片数m1,第一级副簧的各片厚度hA1j，j＝1,2,...,m1；第二级副簧片数m2，第二级副簧的各片厚度hA2k，k＝1,2,...,m2；主副簧总片数N＝n+m1+m2，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各不同片数l重叠段的等效厚度hle进行计算，l＝1,2,...,N，即(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧夹紧刚度KM的计算：根据两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n,各片主簧的一半夹紧长度Li，及步骤(1)中计算得到的不同片数重叠段的等效厚度hle，l＝i＝1,2,...,n；对主簧夹紧刚度KM进行计算，即(3)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1计算：根据两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n,各片主簧的一半夹紧长度Li，i＝1,2,...,n；第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的一半夹紧长度为LA1j＝Ln+j，j＝1,2,...,m1，主簧与第一级副簧的片数之和N1＝n+m1，及步骤(1)中计算得到的不同片数重叠段的等效厚度hle，l＝1,2,...,N1；对主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1进行计算，即

【专利技术属性】
技术研发人员：周长城，于曰伟，马驰骋，汪晓，王凤娟，杨腾飞，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