非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性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的挠度特性的仿真计算法，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、主簧和副簧的初始切线弧高设计值，在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悬架的挠度特性进行仿真计算。通过实例仿真计算和样机加载挠度试验测试可知，本发明专利技术所提供的非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算法是正确的，为非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧初始切线弧高和主副簧间隙的仿真验证，提供了可靠的技术基础。利用该方法可提产品的设计水平、质量和性能，进一步提高车辆的行驶平顺性；同时，还可以降低设计和试验测试费用，加快产品开发速度。

【技术实现步骤摘要】
非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算法
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的挠度特性的仿真计算法。
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，其中，板簧在不同载荷下的挠度特性，不仅影响板簧刚度特性、悬架偏频和车辆行驶平顺性，而且还影响悬架静挠度、动挠度、最大限位行程及车辆行驶安全性；对于给定设计结构的板簧挠度特性的仿真计算，不仅可检验板簧的挠度特性，而且为主簧和副簧的初始切线弧高及主副簧间隙的仿真验证奠定可靠的计算基础。由于受非等偏频一级渐变刚度板簧的主簧挠度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的挠度特性的仿真计算法，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的挠度特性的仿真计算法，为非等偏频一级渐变刚度板簧设计、特性仿真计算及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的挠度特性的仿真计算法，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。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，额定载荷，在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挠度特性进行仿真计算。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的挠度特性的仿真计算法，其特征在于采用以下仿真计算步骤：(1)末片主簧下表面和首片副簧上表面的初始曲率半径RM0b和RA0a的确定：I步骤：末片主簧下表面初始曲率半径RM0b的确定根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，首片主簧的一半夹紧长度L1，主簧初始切线弧高HgM0，确定末片主簧下表面初始曲率半径RM0b，即II步骤：首片副簧上表面初始曲率半径RA0a的确定根据首片副簧的一半夹紧长度LA1，副簧初始切线弧高HgA0，确定首片副簧上表面初始曲率半径RA0a，即(2)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，步骤(1)中所确定的RM0b和RA0a，对渐变刚度板簧开始接触载荷Pk进行仿真计算，即式中，hMe为主簧根部重叠部分的等效厚度，(3)主副簧完全接触时的末片主簧下表面曲率半径RMwb表达式的建立：a步骤：完全接触时的主簧挠度fMw表达式的建立根据主簧夹紧刚度KM，主副簧夹紧复合刚度KMA，步骤(2)中仿真验算所得到的Pk，以完全接触载荷Pw为参变量，建立主副簧完全接触时的主簧挠度fMw表达式，即式中，A、B和C为所定义的渐变挠度计算的中间变量，b步骤：完全接触时的主簧切线弧高表达式hgMw的建立根据主簧初始切线弧高HgM0，a步骤中所建立的fMw，以完全接触载荷Pw为参变量，建立在主副簧完全接触时的主簧切线弧高表达式HgMw，即c步骤：完全接触时的末片主簧下表面曲率半径RMwb表达式的建立根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，首片主簧的一半夹紧长度L1，b步骤中所建立的HgMw，以完全接触载荷Pw为参变量，建立主副簧完全接触时的末片主簧下表面曲率半径表达式RMwb，即(4)非等偏频一级渐变刚度板簧的完全接触载荷的仿真计算：根据非等偏频一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的一半夹紧长度L1，步骤(1)中所确定的RM0b，步骤(2)中所得到的hMe和Pk，步骤(3)的c步骤中所建立的RMwb，以完全接触载荷Pw为参变量，建立完全接触载荷仿真计算数学模型，即利用Matlab计算程序，求解上述数学模型，便可得到非等偏频一级渐变钢板弹簧的完全接触载荷的仿真计算值Pw。(5)非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算：根据主簧夹紧刚度KM，主副簧夹紧复合刚度KMA，额定载荷PN，步骤(2)中仿真计算得到的Pk，步骤(4)中仿真计算得到的Pw，对非等偏频一级渐变刚度板簧在不同载荷下的挠度特性进行仿真计算，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主簧挠度计算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的挠度特性的仿真计算法，不能满足车辆行业快速发展及现代化CAD软件开发的要求。板簧在不同载荷下的挠度特性不仅影响板簧渐变刚度特性、悬架偏频和车辆行驶平顺性，而且还影响悬架静挠度、动挠度、最大限位挠度及车辆行驶平顺性和安全性；对于给定设计结构板簧的挠度特性的仿真计算，可确保板簧挠度特性及刚度特性满足设计要求。本专利技术可根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主簧和副簧的初始切线弧高、额定载荷，在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挠度特性进行仿真计算。通过实例仿真验证和样机加载变形试验测试可知，本专利技术所提供的非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算法是正确的，为非等偏频一级渐变刚度板簧的主副簧初始切线弧高和主副簧间隙仿真验证提供了可靠的技术基础。利用该方法可可提产品的设计水平、质量和性能，进一步提高车辆的行驶平顺性；同时，还可以降低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的挠度特性的仿真计算流程图；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非等偏频一级渐变刚度板簧在不同载荷下的挠度特性曲线。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；跨度的一半即一半作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算法，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，确保满足板簧渐变刚度、主簧应力强度及悬架偏频特性的设计要求，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，在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挠度特性进行仿真计算，具体仿真计算步骤如下：(1)末片主簧下表面和首片副簧上表面的初始曲率半径R

【技术特征摘要】
1.非等偏频一级渐变刚度板簧的挠度特性的仿真计算法，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，确保满足板簧渐变刚度、主簧应力强度及悬架偏频特性的设计要求，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，在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挠度特性进行仿真计算，具体仿真计算步骤如下：(1)末片主簧下表面和首片副簧上表面的初始曲率半径RM0b和RA0a的确定：I步骤：末片主簧下表面初始曲率半径RM0b的确定根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，首片主簧的一半夹紧长度L1，主簧初始切线弧高HgM0，确定末片主簧下表面初始曲率半径RM0b，即II步骤：首片副簧上表面初始曲率半径RA0a的确定根据首片副簧的一半夹紧长度LA1，副簧初始切线弧高HgA0，确定首片副簧上表面初始曲率半径RA0a，即(2)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，步骤(1)中所确定的RM0b和RA0a，对渐变刚度板簧开始接触载荷Pk进行仿真计算，即式中，hMe为主簧根部重叠部分的等效厚度，(3)主副簧完全接触时的末片主簧下表面曲率半径RMwb表达式的建立：a步骤：完全接触时的主簧挠度fMw表达式的建立根据主簧夹紧刚度KM，主副簧夹紧复合刚度KMA，步骤(2)中仿真验算所得到的Pk，以完全接触载荷Pw为参变量，建立主副簧完全接触时的主簧挠度fMw表达式，即

【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