非等偏频型三级渐变刚度板簧的接触载荷的验算方法技术

本发明专利技术涉及非等偏频型三级渐变刚度板簧的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首片主簧的一半夹紧长度，各片主簧和各级副簧的厚度，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，主簧和各级副簧的初始切线弧高设计值，对给定设计结构的非等偏频型三级渐变刚度板簧的各次接触载荷进行验算。通过样机加载挠度试验可知，本发明专利技术所提供的非等偏频型三级渐变刚度板簧的接触载荷的验算方法是正确的，可得到准确可靠的各次接触载荷验算值，为板簧特性仿真验证奠定了可靠的技术基础。利用该方法可确保各次接触载荷满足板簧设计要求，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。

【技术实现步骤摘要】
非等偏频型三级渐变刚度板簧的接触载荷的验算方法
本专利技术涉及车辆悬架板簧，特别是非等偏频型三级渐变刚度板簧的接触载荷的验算方法。
技术介绍
为了满足在不同载荷下的车辆行驶平顺性，可将原一级渐变刚度板簧的主簧和副簧分别拆分为两级，即采用三级渐变刚度板簧；同时，为了满足主簧的应力强度，通常通过主簧和三级副簧初始切线弧高及三级渐变间隙，使三级副簧适当提前承担载荷，从而降低主簧的应力，即采用非等偏频型三级渐变刚度板簧悬架，其中，各次接触载荷不仅影响渐变刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性，还影响板簧的应力强度、悬架可靠性及车辆行驶安全性，并且对于给定设计结构的非等偏频型三级渐变刚度板簧是否满足接触载荷设计要求，必须对其进行验算，而且各次接触载荷的验算也是板簧特性仿真验证的前提。然而，由于受各级板簧根部重叠部分等效厚度计算制约，先前国内外一直未给出非等偏频型三级渐变刚度板簧的接触载荷的验算方法，不能满足非等偏频型三级渐变刚度板簧设计及CAD软件开发要求。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、可靠的非等偏频型三级渐变刚度板簧的接触载荷的验算方法，为非等偏频型三级渐变刚度板簧的特性仿真验证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非等偏频型三级渐变刚度板簧的设计要求，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、可靠的非等偏频型三级渐变刚度板簧的接触载荷的验算方法，其验算流程如图1所示。三级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和第三级副簧4所组成的，三级渐变刚度板簧的总跨度的一半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，板簧的宽度为b，弹性模量为E，许用应力[σ]。其中，主簧1的片数n片，主簧各片的厚度为hi，主簧各片的一半作用长度为LiT，一半夹紧长度Li＝L1iT-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，一半作用长度为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hA2k，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，第l片的一半作用长度LA3lT，一半夹紧长度LA3l＝LA3lT-L0/2，l＝1,2,…,n3。通过主簧和各级副簧的初始切线弧高，在主簧1的末片下表面与第一级副簧2的首片上表面之间设置有第一级渐变间隙δMA1；第一级副簧2的末片下表面与第二级副簧3的首片上表面之间设置有第二级渐变间隙δA12；第二级副簧3的末片下表面与第三级副簧4的首片上表面之间设置有第三级渐变间隙δA23，以满足渐变刚度板簧的接触载荷、渐变刚度、应力强度、悬架偏频及车辆行驶平顺性和安全性的设计要求。根据首片主簧的一半加紧长度，主簧各片和各级副簧的厚度，板簧宽度，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，主簧和各级副簧的初始切线弧高设计值，对给定设计结构的非等偏频型三级渐变刚度板簧的各次接触载荷进行验算。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的非等偏频型三级渐变刚度板簧的接触载荷的验算方法，其特征在于采用以下验算步骤：(1)非等偏频型三级渐变刚度钢板弹簧的主簧和各级副簧的初始曲率半径的计算：I步骤：第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM0b计算根据主簧片数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，主簧的初始切线弧高HgM0，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HgA10，对第一级副簧末片上表面初始曲率半径RA10a进行计算，即III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n1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,n1；II步骤中计算得到的RA10a，对第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b进行计算，即IV步骤：第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a的计算根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21，第二级副簧的初始切线弧高设计值HgA20，对第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a进行计算，即V步骤：第二级副簧首片下表面初始曲率半径RA20b的计算很据第二级副簧片数n2，第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,…,n2，及IV步骤所确定的RA20a，对第二级副簧首片下表面初始曲率半径RA20b进行计算，即VI步骤：第三级副簧首片上表面初始曲率半径RA30a的计算根据第三级副簧首片的一半夹紧长度LA31，第三级副簧的初始切线弧高HgA30，对第三级副簧首片上表面初始曲率半径RA30a进行计算，即(2)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度的计算：根据主簧片数n,主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…n；第一级副簧的片数n1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,n1；第二级副簧片数n2,第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,…,n2；第三级副簧片数n3,第三级副簧各片的厚度hA3l，l＝1,2,…,n3；对主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度hMe、hMA1e、hMA2e、hMA3e分别进行计算，即：(3)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第1次开始接触载荷Pk1的验算根据非等偏频型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长度L1，步骤(1)中计算得到的RM0b和RA10a，步骤(2)中计算得到的hMe，对第1次开始接触载荷Pk1进行验算，即(4)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第2次开始接触载荷Pk2的验算：根据非等偏频型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长度L1，步骤(1)中计算得到的RA10b和RA20a，步骤(2)中计算得到的hMA1e，步骤(3)中验算得到的Pk1，对第2次开始接触载荷Pk2进行验算，即(5)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第3次开始接触载荷Pk3的验算：根据非等偏频型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长度L1，步骤(1)中计算得到的RA20b和RA30a，步骤(2)中计算得到的hMA2e，步骤(4)中验算得到的Pk2，对第3次开始接触载荷Pk3进行验算，即(6)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第3次完全接触载荷Pw3的验算：根据步骤(4)中验算得到的Pk2，步骤(5)中验算得到的Pk3，对第3次完全接触载荷Pw3进行验算，即本专利技术比现有技术具有的优点由于受各级板簧根部重叠部分等效厚度计算制约，先前国内外一直未给出非等偏频型三级渐变刚度板簧的接触载荷的验算方法，不能满足非等偏频型三级渐变刚度板簧设计及CAD软件开发要求。本专利技术可根据首片主簧的一半加紧长度，主簧各片和各级副簧的厚度，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，主簧和各级副簧的初始切线弧高本文档来自技高网...

【技术保护点】
非等偏频型三级渐变刚度板簧的接触载荷的验算方法，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；板簧是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、应力强度、悬架偏频及车辆行驶平顺性和安全性的设计要求，即非等偏频型三级渐变刚度板簧；根据各片板簧的结构参数，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，主簧和各级副簧的初始切线弧高设计值，对给定设计结构的非等偏频型三级渐变刚度板簧的各次接触载荷进行验算，具体验算步骤如下：(1)非等偏频型三级渐变刚度钢板弹簧的主簧和各级副簧的初始曲率半径的计算：I步骤：第一级主簧末片下表面初始曲率半径R

【技术特征摘要】
1.非等偏频型三级渐变刚度板簧的接触载荷的验算方法，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；板簧是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、应力强度、悬架偏频及车辆行驶平顺性和安全性的设计要求，即非等偏频型三级渐变刚度板簧；根据各片板簧的结构参数，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，主簧和各级副簧的初始切线弧高设计值，对给定设计结构的非等偏频型三级渐变刚度板簧的各次接触载荷进行验算，具体验算步骤如下：(1)非等偏频型三级渐变刚度钢板弹簧的主簧和各级副簧的初始曲率半径的计算：I步骤：第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM0b计算根据主簧片数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，主簧的初始切线弧高HgM0，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HgA10，对第一级副簧末片上表面初始曲率半径RA10a进行计算，即III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n1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,n1；II步骤中计算得到的RA10a，对第一级副簧末片下表面初始曲率半径RA10b进行计算，即IV步骤：第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a的计算根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21，第二级副簧的初始切线弧高设计值HgA20，对第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a进行计算，即V步骤：第二级副簧首片下表面初始曲率半径RA20b的计算很据第二级副簧片数n2，第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,…,n2，及IV步骤所确定的RA20a，对第二级副簧首片下表面初始曲率半径RA20b进行计算，即VI步骤：第三级副簧首片上表面初始曲率半径RA30a的计算根据第三级副簧首片的一半夹紧长度LA31，第三级副簧的初始切线弧高HgA30，对第三级副簧首片上表面初始曲率半...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长城，于曰伟，马驰骋，汪晓，陈海真，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