高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算方法技术

本发明专利技术涉及高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算方法，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板簧的结构参数，弹性模量，主簧夹紧刚度及其与各级副簧的复合夹紧刚度，主簧及第一级副簧的初始切线弧高，对高强度等偏频三级渐变刚度板簧的接触载荷进行验算。通过实例验算和样机试验测试可知，本发明专利技术所提供的高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算方法是正确的，为高强度等偏频三级渐变刚度板簧特性仿真及验证奠定了可靠的技术基础。利用该方法可确保接触载荷满足板簧设计要求，提高产品设计水平、质量和性能及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

Checking method for contact load of spring plate with three equal tapered stiffness

The invention relates to a method for checking the contact load of a high strength constant frequency three grade gradual rigidity leaf spring, belonging to the technical field of a vehicle suspension leaf spring. The invention can according to the structure parameters, the elastic modulus of the leaf spring, spring stiffness of composite clamping and clamping levels of auxiliary spring stiffness, the initial tangent camber of main spring and the first level of spring, checking of the contact load high strength offset three gradual rigidity leaf spring. Through the example calculation and prototype test shows that the present invention has high intensity and frequency offset method three level variable stiffness spring contact load is correct, laid a reliable technical basis for the simulation and verification of three level variable stiffness characteristics of high strength spring bias. The method can ensure the contact load meet spring design requirements, improve the ride comfort and safety level of product design, quality and performance of the vehicle; at the same time, reduce the cost of design and test, speed up product development.

【技术实现步骤摘要】
高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算法
本专利技术涉及车辆悬架板簧，特别是高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算法。
技术介绍
随着高强度钢板材料的出现，可采用高强度等偏频三级渐变板簧，从而满足在不同载荷下的悬架偏频保持不变的设计要求，进一步提高车辆行驶平顺性。三级渐变间隙的接触载荷对板簧的挠度、应力大小、渐变刚度、悬架偏频及车辆平顺性具有重要影响，并且对于给定设计结构板簧的特性仿真和验证，必须首先对接触载荷进行验算，其中，接触载荷验算不仅与切线弧高及曲率半径有关，还与板簧在一定载荷下的挠度有关。然而，由于主簧挠度计算非常复杂，因此，据所查资料可知，目前国内外尚未给出可靠的高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算法。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对车辆悬架系统设计提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算法，以满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性不断提高及对高强度三级渐变板簧的设计及特性仿真验算的要求，提高产品的设计水平、质量和性能及车辆行驶平顺性和安全性；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、可靠的高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算法，其设计流程如图1所示。高强度等偏频三级渐变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，高强度等偏频三级渐变刚度板簧的宽度为b，各片板簧采用高强度钢板，弹性模量为E，骑马螺栓夹紧距的一半为L0。主簧1的片数为n，主簧各片的厚度为hi，一半作用长度LiT，一半夹紧长度Li＝LiT-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LA1jT，一半夹紧长度LA1j＝LA1jT-L0/2，j＝1,2,…,n1；第二级副簧3的片数为n2，第二级副簧各片的厚度为hA2j,一半作用长度LA2kT，一半夹紧长度LA2k＝LA2kT-L0/2，k＝1,2,…,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＝LA3lT-L0/2，l＝1,2,…,n3。主副簧的总片数N＝n+n1+n2+n3，主簧与各级副簧之间共设有三级渐变间隙δMA1、δA12和δA23，即在主簧末片下表面与第一级副簧首片上表面之间设有第一级渐变间隙δMA1；第一级副簧末片下表面与第二级副簧首片上表面之间设有第二级渐变间隙δA12；第二级副簧的末片下表面与第三级副簧首片上表面之间设有第三级渐变间隙δA23。通过主簧和各级副簧初始切线弧高及三级渐变间隙，以满足渐变刚度钢板弹簧的各次接触载荷及渐变刚度和悬架系统偏频的设计要求。根据各片板簧的结构参数，弹性模量，主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧的复合夹紧刚度，主簧及各级副簧的初始切线弧高，对高强度等偏频三级渐变刚度板簧的接触载荷进行验算。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算法，其特征在于采用以下验算步骤：(1)高强度等偏频三级渐变刚度板簧的主簧末片下表面初始曲率半径RM0b的计算：根据主簧的片数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，主簧的切线弧高设计值HgM0，对主簧末片下表面初始曲率半径RM0b进行计算，即(2)高强度等偏频三级渐变刚度板簧的第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a的计算：根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11，第一级副簧的初始切线弧高设计值HgA10，对第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a进行计算，即(3)高强度等偏频三级渐变刚度板簧的第1次开始接触载荷Pk1的验算：根据高强度等偏频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跨长度L1，主簧的片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n，步骤(1)中计算得到的RM0b，步骤(2)中计算得到的RA10a，对第1次开始接触载荷Pk1进行验算，即式中，hMe为主簧根部重叠部分的等效厚度，(4)高强度等偏频三级渐变刚度板簧的其他各次接触载荷的验算：根据主簧夹紧刚度KM，主簧与三级副簧的复合夹紧刚度KMA1、KMA2和KMA3，及步骤(3)中验算得到的Pk1，对第2次开始接触载荷Pk2、第3次开始接触Pk3和第3次完全接触Pw3进行验算，即本专利技术比现有技术具有的优点由于高强度等偏频三级渐变板簧的挠度计算非常复杂，且受挠度、弧高及曲率半径与载荷之间关系的制约，先前国内外一直未给出高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算法。本专利技术可根据所设计的高强度等偏频三级渐变刚度板簧的主簧各片和副簧的结构参数，弹性模量，主簧及各级副簧的初始切线弧高设计值，主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧的复合夹紧刚度，对各次接触载荷进行验算。过样机试验测试可知，接触载荷的验算值与样机试验加载值相吻合，表明所提供的高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算法是正确的，为高强度三级渐变刚度板簧的特性仿真及验证奠定了的技术基础。利用该方法可得到可靠的接触载荷验算值，确保满足接触载荷的设计要求，提高产品设计水平、质量和性能及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计和试验费用，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是高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算流程图；图2是高强度等偏频三级渐变刚度板簧的一半对称结构示意图；图3是实施例一的高强度等偏频三级渐变刚度板簧的切线弧高随载荷P的变化曲线及在额定载荷剩余切线弧高验证值；图4是实施例二的高强度等偏频三级渐变刚度板簧的切线弧高随载荷P的变化曲线及在额定载荷剩余切线弧高验证值。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。实施例一：某高强度三级渐变刚度钢板弹簧的宽度b＝63mm，骑马螺栓夹紧距的一半L0＝50mm，弹性模量E＝200GPa。主簧夹紧刚度KM＝51.44N/mm，主簧与各级副簧的复合夹紧刚度KMA1＝75.41N/mm，KMA2＝144.46N/mm、KMA3＝172.9N/mm。主簧初始切线弧高设计值为HgM0＝114.1mm，第一副簧的初始切线弧高设计值HgA10＝21.1mm。主簧的片数n＝2,主簧各片的厚度h1＝h2＝8mm；主簧首片的一半作用长度分别为L1T＝525mm，一半夹紧长度L1＝L1T-L0/2＝500mm。第一级副簧的片数n1＝1，厚度hA11＝8mm，一半作用长度为LA11T＝350mm，一半夹紧长度为LA11＝LA11T-L0/2＝325mm。第二级副簧的片数n2＝1,厚度hA21＝13mm，一半作用长度为LA21T＝250mm，一半夹紧长度为LA21＝LA21T-L0/2＝225mm。第三级副簧的片数n3＝1，厚度hA31＝13mm，一半作用长度为LA31T＝150mm，一半夹紧长度为LA31＝LA31T-L0/2＝125mm。根据高强度三级渐变刚度板簧的结构参数，弹性模量，主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧的副簧夹紧刚度，主簧及第一级副簧的初始切线弧高设计值，对该高强度等偏频三级渐变刚度板簧的各次接触载荷进本文档来自技高网...

【技术保护点】
高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算法，其中，板簧采用高强度钢板，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，通过主簧和三级副簧的初始切线弧高及三级渐变间隙，确保满足板簧接触载荷、渐变刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性的设计要求，即高强度等偏频三级渐变刚度板簧；根据所设计的高强度等偏频三级渐变刚度板簧的主簧各片和副簧的结构参数，主簧及各级副簧的初始切线弧高，弹性模量，主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧的复合夹紧刚度，对给定设计结构的高强度等偏频三级渐变刚度板簧的接触载荷进行验算，具体验算步骤如下：(1)高强度等偏频三级渐变刚度板簧的主簧末片下表面初始曲率半径R

【技术特征摘要】
1.高强度等偏频三级渐变刚度板簧接触载荷的验算法，其中，板簧采用高强度钢板，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，通过主簧和三级副簧的初始切线弧高及三级渐变间隙，确保满足板簧接触载荷、渐变刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性的设计要求，即高强度等偏频三级渐变刚度板簧；根据所设计的高强度等偏频三级渐变刚度板簧的主簧各片和副簧的结构参数，主簧及各级副簧的初始切线弧高，弹性模量，主簧夹紧刚度及主簧与各级副簧的复合夹紧刚度，对给定设计结构的高强度等偏频三级渐变刚度板簧的接触载荷进行验算，具体验算步骤如下：(1)高强度等偏频三级渐变刚度板簧的主簧末片下表面初始曲率半径RM0b的计算：根据主簧的片数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，主簧的切线弧高设计值HgM0，对主簧末片下表面初始曲率半径RM0b进行计算，即(2)高强度等偏频三级渐变刚度板簧的第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a的计算：根据第一级副簧首片的一半夹...

【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