两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧首片副簧下料长度设计方法技术

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首片副簧下料长度设计方法，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与第一级和第二级副簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，主簧初始切线弧高，开始接触载荷设计要求值，在各级副簧初始切线弧高设计的基础上，通过初始曲面形状及曲面微元叠加计算，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧首片副簧下料长度进行设计。通过样机下料加工试验测试可知，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首片副簧下料长度设计方法是正确的，为副簧首片及其他各片副簧的下料长度设计提供了可靠的技术方法；利用该方法可得到准确可靠的各级副簧下料长度设计值，提高材料利用率和生产效率。

Design method of two stage auxiliary spring type non equal frequency variable stiffness spring leaf auxiliary spring length

The invention relates to a design method for the blanking length of a two stage auxiliary spring type non constant frequency type gradual change rigidity leaf spring auxiliary spring, belonging to the technical field of suspension leaf spring. The invention can according to the structural parameters of the main spring and the first and second auxiliary spring, riding bolt clamping distance, elastic modulus, initial tangent camber of main spring, began to contact load design value, based on various auxiliary spring camber design initial tangent, through the initial surface shape and surface element superposition calculation. On the two side spring type non biased type variable stiffness spring spring first piece length design. The prototype material processing test shows that the design method of the length of material provided by the invention two side spring type non biased type variable stiffness spring spring under the first piece is correct, as the first piece of auxiliary spring and other auxiliary spring length design provides a reliable method; we can use this method to get accurate and reliable at all levels of the auxiliary spring length design data, improve the material utilization and production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧首片副簧下料长度设计方法
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首片副簧下料长度设计方法。
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，将原一级渐变刚度板簧的副簧拆分设计为两级副簧，即采用两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧；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，在接触载荷下的悬架偏频不相等，即两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧，其中，各级副簧首片的下料长度设计是否准确，不仅影响其他各片副簧下料长度的设计，而且还影响材料利用率、加工工艺和生产效率。然而，由于受板簧根部重叠部分等效厚度及初始曲面形状计算的制约，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首片副簧下料长度设计方法，因此，不能满足车辆行业快速发展和悬架渐变刚度板簧现代化CAD设计及软件开发的要求。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首片副簧下料长度设计方法，为两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧设计、加工和生产及现代化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、材料利用率和加工生产效率；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首片副簧下料长度设计方法，设计流程如图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，即将板簧设计为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，主簧各片的厚度为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。主副簧的总片数N＝n+m1+m2。主簧初始切线弧高HgM0，第一级副簧初始切线弧高HgA10，第二级副簧初始切线弧高HgA20。根据各片主簧与第一级和第二级副簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，主簧初始切线弧高设计值，开始接触载荷设计要求值，在各级副簧初始切线弧高设计的基础上，在初始曲面形状及曲面微元叠加计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧首片副簧下料长度进行设计。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首片副簧下料长度设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：(1)主簧及其与第一级和第二级副簧的根部重叠部分等效厚度计算：根据主簧片数n,主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n；第一级副簧片数m1,第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,m1；第二级副簧片数m2,第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,…,m2；对的主簧根部重叠部分等效厚度hMe及主簧与第一级和第二级副簧的根部重叠部分等效厚度hMA1e和hMA2e进行计算，即(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第一级副簧初始切线弧高HgA10的设计：i步骤：主簧末片下表面初始曲率半径RM0b计算根据主簧初始切线弧高HgM0，主簧片数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；对主簧末片下表面初始曲率半径RM0b进行计算，即ii步骤：第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a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；主簧首片的一半夹紧长度L1，第1次开始接触载荷Pk1，步骤(1)中计算得到的hMe，及i步骤中计算得到的RM0b，对第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a进行计算，即iii步骤：第一级副簧初始切线弧高HgA10的设计根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11，ii步骤值计算得到的RA10a，对第一级副簧初始切线弧高HgA10进行设计，即(3)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第二级副簧初始切线弧高HgA20的设计：a步骤：第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b计算根据第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,m1，步骤(2)的ii步骤中计算得到的RA10a，对第一级主簧末片下表面初始曲率半径RA10b进行计算，即b步骤：第二级副簧首片上表面初始曲率半径上RA20a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；主簧首片的一半夹紧长度L1，第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，步骤(1)中计算得到的hMA1e，及a步骤中计算得到的RA10b，对第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a进行计算，即c步骤：第二级副簧初始切线弧高HgA20的设计根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21，b步骤中计算得到的RA20a，对第二级副簧的初始切线弧高HgA20进行设计，即(4)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的两级副簧首片曲面形状fA1x和fA2x的计算：I步骤：第一级副簧和第二级副簧的首片等效端点力FA1e和FA2e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；第一级副簧首片的厚度hA11，第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11；第二级副簧首片的厚度hA21，第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21；步骤(2)中设计得到的HgA10，步骤(3)中设计得到的HgA20，对第一级和第二级副簧的首片等效端点力FA1e和FA2e分别进行计算，即II步骤：第一级和第二级副簧首片在任意位置变形系数GA1x和GA2x的计算根据两级副簧式非等偏频型渐变刚度钢板弹簧的宽度b，骑马螺栓夹紧距的一半L0，弹性模量E；第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11，第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21；以弹簧对称中心L0/2的位置为坐标原点，对第一级和第二级副簧的首片在任意位置x变形系数GA1x和GA2x分别进行计算，即III步骤：第一级和第二级副簧的首片初始曲面形状fA1x和fA2x的计算根据骑马螺栓夹紧距的一半L0，第一级副簧首片的厚度hA11，第二级副簧首片的厚度hA21；I步骤中计算得到的FA1e和FA2e，II步骤中计算得到的GA1x和GA2x，以距离板簧对称中心L0/2的位置为坐标原点，对第一级和第二级副簧的首片初始曲面形状fA1x和fA2x分别进行计算，即(5)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧本文档来自技高网...

【技术保护点】
两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧首片副簧下料长度设计方法，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；将副簧设计为两级副簧，通过主簧和两级副簧的初始切线弧高及两级渐变间隙，提高车辆在额定载荷下的行驶平顺性；同时，为了确保满足主簧应力强度设计要求，使第一级副簧和第二级副簧适当提前承担载荷，悬架在渐变载荷下的偏频不相等，即两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧；根据各片板簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，主簧初始切线弧高设计值，开始接触载荷设计要求值，在各级副簧初始切线弧高设计的基础上，通过初始曲面形状及曲面微元叠加计算，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的两级副簧首片下料长度进行设计，具体设计步骤如下：(1)主簧及其与第一级和第二级副簧的根部重叠部分等效厚度计算：根据主簧片数n,主簧各片的厚度h

【技术特征摘要】
1.两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧首片副簧下料长度设计方法，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；将副簧设计为两级副簧，通过主簧和两级副簧的初始切线弧高及两级渐变间隙，提高车辆在额定载荷下的行驶平顺性；同时，为了确保满足主簧应力强度设计要求，使第一级副簧和第二级副簧适当提前承担载荷，悬架在渐变载荷下的偏频不相等，即两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧；根据各片板簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，主簧初始切线弧高设计值，开始接触载荷设计要求值，在各级副簧初始切线弧高设计的基础上，通过初始曲面形状及曲面微元叠加计算，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的两级副簧首片下料长度进行设计，具体设计步骤如下：(1)主簧及其与第一级和第二级副簧的根部重叠部分等效厚度计算：根据主簧片数n,主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n；第一级副簧片数m1,第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,m1；第二级副簧片数m2,第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,…,m2；对的主簧根部重叠部分等效厚度hMe及主簧与第一级和第二级副簧的根部重叠部分等效厚度hMA1e和hMA2e进行计算，即(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第一级副簧初始切线弧高HgA10的设计：i步骤：主簧末片下表面初始曲率半径RM0b计算根据主簧初始切线弧高HgM0，主簧片数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；对主簧末片下表面初始曲率半径RM0b进行计算，即ii步骤：第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a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；主簧首片的一半夹紧长度L1，第1次开始接触载荷Pk1，步骤(1)中计算得到的hMe，及i步骤中计算得到的RM0b，对第一级副簧首片上表面初始曲率半径RA10a进行计算，即iii步骤：第一级副簧初始切线弧高HgA10的设计根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11，ii步骤值计算得到的RA10a，对第一级副簧初始切线弧高HgA10进行设计，即(3)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第二级副簧初始切线弧高HgA20的设计：a步骤：第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b计算根据第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,m1，步骤(2)的ii步骤中计算得到的RA10a，对第一级主簧末片下表面初始曲率半径RA10b进行计算，即b步骤：第二级副簧首片上表面初始曲率半径上RA20a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；主簧首片的一半夹紧长度L1，第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，步骤(1)中计算得到的hMA1e，及a步骤中计算得到的RA10b，对第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a进行计算，即c步骤：第二级副簧初始切线弧高HgA2...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长城，王炳超，赵雷雷，汪晓，朱召辉，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