两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架偏频特性的仿真计算方法技术

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悬架偏频特性的仿真计算法，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，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，初始切线弧高设计值，主簧及其与各级副簧的夹紧刚度，在接触载荷和渐变夹紧刚度仿真计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架的偏频特性进行仿真计算。通过样机的车辆行驶平顺性试验可知，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悬架偏频特性的仿真计算法是正确的，为两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架系统的偏频特性仿真计算提供了可靠的技术方法。利用该方法可提高悬架系统的性能及车辆行驶平顺性；同时，降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

【技术实现步骤摘要】
两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架偏频特性的仿真计算法
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悬架偏频特性的仿真计算法。
技术介绍
为了进一步提高车辆在额定载荷下的行驶平顺性的设计要求，可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，两级副簧式渐变刚度板簧悬架在不同载荷下的偏频特性，影响车辆行驶平顺性和安全性，并且悬架偏频特性不仅与两级副簧式渐变刚度板簧的各片主簧和副簧的夹紧刚度和载荷有关，而且还与渐变刚度及接触载荷有关。然而，由于受两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的根部重叠部分等效厚度和渐变刚度计算、及接触载荷仿真关键问题的制约，先前一直未能给出两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架偏频特性的仿真计算法，因此，不能满足车辆行业快速发展和悬架弹簧悬架现代化CAD设计及软件开发的要求。随着车辆行驶速度及对车辆行驶平顺性和安全性要求的不断提高，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悬架偏频特性的仿真计算法，为两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架的偏频特性仿真计算提供可靠的技术方法，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、产品质量及车辆行驶平顺性；同时，降低设计和试验测试费用，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悬架偏频特性的仿真计算法，仿真计算流程如图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，主簧与第一级副簧之间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。根据各片主簧和副簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，初始切线弧高，主簧及其与各级副簧的夹紧刚度，在接触载荷和渐变夹紧刚度仿真计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架在不同载荷下的偏频特性进行仿真计算。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架偏频特性的仿真计算法，其特征在于采用以下仿真计算步骤：(1)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧及各级副簧的初始曲率半径的计算：I步骤：主簧末片下表面初始曲率半径RM0b的计算根据主簧的初始切线弧高HgM0，主簧首片的一半夹紧长度L1，主簧片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n；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HgA10，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：第一级副簧首片下表面初始曲率半径RA10b的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；及II步骤中计算得到的RA10a，对第一级副簧首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HgA20，对第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a进行计算，即(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算：A步骤：第1次开始接触载荷Pk1的仿真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跨长度L1，主簧片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n；步骤(1)中计算得到的RM0b和RA10a，对第1次开始接触载荷Pk1进行仿真计算，即式中，hMe为主簧根部重叠部分的等效厚度，B步骤：第2次开始接触载荷Pk2的仿真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跨长度L1，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；步骤(1)中计算得到的RM0b、RA10a和hMA1e，及A步骤中仿真计算得到的Pk1，对第2次开始接触载荷Pk2进行仿真计算，即式中，hMA1e为主簧和第一级副簧的根部重叠部分的等效厚度，C步骤：第2次完全接触载荷Pw2的仿真计算根据A步骤中仿真计算得到的Pk1，B步骤中仿真计算得到的Pk2，对第2次完全接触载荷Pw2进行仿真计算，即(3)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各级渐变夹紧刚度的仿真计算：i步骤：一级渐变夹紧刚度KkwP1的仿真计算根据主簧夹紧刚度KM，主簧与第一副簧的复合夹紧刚度KMA1，步骤(2)中仿真计算得到的Pk1和Pk2，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在载荷P∈[Pk1,Pk2]范围内的一级渐变夹紧刚度KkwP1进行仿真计算，即ii步骤：二级渐变夹紧刚度KkwP2的仿真计算根据主簧与第一副簧的复合夹紧刚度KMA1，主副簧的总复合夹紧刚度KMA2，步骤(2)中仿真计算得到的Pk2和Pw2，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在载荷P∈[Pk2,Pw2]的二级渐变夹紧刚度KkwP2进行仿真计算，即(4)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架系统的偏频特性的仿真计算：根据空载载荷P0，额定载荷PN，主簧夹紧刚度KM，主副簧的总复合夹紧刚度KMA2，步骤(2)中仿真计算所得到的Pk1、Pk2和Pw2，及步骤(3)中仿真计算得到的KkwP1和KkwP2，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架在不同载荷P下的偏频特性进行仿真计算，即式中，g为重力加速度，g＝9.8m/s2。本专利技术比现有技术具有的优点由于受两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的根部重叠部分等效厚度和渐变刚度计算及接触载荷仿真关键问题的制约，先前一直未能给出两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架偏频特性的仿真计算法，因此，不能满足车辆行业快速发展和悬架弹簧悬架现代化CAD设计及软件开发的要求。本专利技术可根据各片主簧和副簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，弹性模量，初始切线弧高，主簧及其与本文档来自技高网...

【技术保护点】
两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架偏频特性的仿真计算法，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；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；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，主簧和两级副簧的初始切线弧高设计值，悬架系统的空载载荷和额定载荷，在接触载荷仿真计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架系统在不同载荷下的偏频特性进行仿真计算，具体仿真计算步骤如下：(1)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧及各级副簧的初始曲率半径的计算：I步骤：主簧末片下表面初始曲率半径R

【技术特征摘要】
1.两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架偏频特性的仿真计算法，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；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；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，主簧和两级副簧的初始切线弧高设计值，悬架系统的空载载荷和额定载荷，在接触载荷仿真计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架系统在不同载荷下的偏频特性进行仿真计算，具体仿真计算步骤如下：(1)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧及各级副簧的初始曲率半径的计算：I步骤：主簧末片下表面初始曲率半径RM0b的计算根据主簧的初始切线弧高HgM0，主簧首片的一半夹紧长度L1，主簧片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n；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HgA10，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：第一级副簧首片下表面初始曲率半径RA10b的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；及II步骤中计算得到的RA10a，对第一级副簧首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HgA20，对第二级副簧首片上表面初始曲率半径RA20a进行计算，即(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各次接触载荷的仿真计算：A步骤：第1次开始接触载荷Pk1的仿真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跨长度L1，主簧片数n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n；步骤(1)中计算得到的RM0b和RA10a，对第1次开始接触载荷Pk1进行仿真计算，即式中，hMe为主簧根部重叠部分的等效厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长城，杨腾飞，于曰伟，赵雷雷，汪晓，邵明磊，王凤娟，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37