两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的应力强度校核方法技术

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的应力强度校核方法，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和副簧的结构参数、骑马螺栓夹紧距、接触载荷、最大载荷及许用应力，在主簧和各级副簧的根部最大应力计算基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度进行校核。通过样机加载根部最大应力试验可知，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的应力强度校核方法是正确的，为两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧强度校核提供了可靠的技术方法。利用该方法可得到准确可靠的根部最大应力计算值，确保板簧满足应力强度、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性的要求；同时，降低设计和试验测试费用，加快产品开发速度。

Method for checking stress intensity of two stage auxiliary spring type non equal frequency variable grade rigidity leaf spring

The invention relates to a method for checking the stress intensity of a two stage auxiliary spring type unequal frequency bias type gradual rigidity leaf spring, belonging to the technical field of suspension leaf spring. According to the invention, the main structure parameters of spring and spring riding bolt clamping distance, contact load, maximum load and allowable stress, the maximum stress in the main spring and spring roots at all levels based on the calculation, on the two side spring type non biased type variable stiffness spring stress strength in check. Through prototype loading root maximum stress test shows that the stress strength check method provided by the invention two side spring type non biased type variable stiffness spring is correct and provides a reliable method for the two level side spring type non biased type variable stiffness spring strength check. We can use this method to get the exact and reliable root maximum stress value, to ensure the spring meet the stress intensity, the reliability and the service life of the vehicle and safety requirements; at the same time, reduce design and testing costs, speed up product development.

【技术实现步骤摘要】
两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的应力强度校核方法
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的应力强度校核方法。
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，可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，即两级副簧式采用非等偏频型渐变刚度板簧悬架，其中，板簧根部最大应力决定板簧应力强度，影响板簧的可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性。然而，由于受两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧根部重叠部分等效厚度及根部最大应力计算问题的制约，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的应力强度校核方法，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的应力强度校核方法，为两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧设计、强度校核及现代化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、产品质量、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；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、可靠的两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的应力强度校核方法，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、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。通过主簧和第一级副簧和第二级副簧初始切线弧高，确保满足第1次开始接触载荷Pk1、第2次开始接触载荷Pk2、第2次完全接触载荷Pw2、渐变刚度KkwP1和KkwP2、及板簧应力强度的设计要求。根据各片主簧和副簧的结构参数、许用应力、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷和最大载荷，在主簧、第一级和第二级副簧根部最大应力计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的应力强度进行校核。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的应力强度校核方法，其特征在于采用以下校核步骤：(1)主簧及其与第一级和第二级副簧的重叠部分等效厚度的计算：根据主簧片数n,各片主簧的厚度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；对主簧重叠部分的等效厚度hMe、主簧与第一级副簧重叠部分的等效厚度hMA1e、及主簧与第一级和第二级副簧重叠部分的等效厚度hMA2e进行计算，即：(2)主簧和各级副簧的最大厚度板簧的厚度hmax、hA1max和hA2max的确定：A步骤：主簧的最大厚度板簧的厚度hmax的确定根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1，2,...,n，确定主簧的最大厚度板簧的厚度hmax，即hmax＝max(hi)，i＝1，2,...,n；B步骤：第一级副簧最大厚度板簧的厚度hA1max的确定根据第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的厚度厚度hA1j，j＝1，2,...,m1，确定第一级副簧最大厚度板簧的厚度hA1max，即hA1max＝max(hA1j)，j＝1，2,...,m1；C步骤：第二级副簧的最大厚度板簧的厚度hA2max的确定根据第二级副簧片数m2，第二级副簧各片的厚度hA2k，,k＝1，2,...,m2，确定第二级副簧的最大板簧厚度hA2max，即hA2max＝max(hA2k)，,k＝1，2,...,m2；(3)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧根部最大应力计算与强度校核：根据两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，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，最大载荷Pmax，步骤(1)中计算得到的hMe、hMA1e和hMA2e，步骤(2)的A步骤中所确定的hmax，对主簧根部最大应力σMmax进行计算，即如果主簧根部最大应力σMmax，小于许用应力[σ]，则主簧满足应力强度设计要求；否则，不满足应力强度设计要求；(4)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第一级副簧根部最大应力计算与强度校核：根据两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，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，最大载荷Pmax，步骤(1)中计算得到的hMA1e和hMA2e，步骤(2)的B步骤中所确定的hA1max，对第一级副簧的根部最大应力σA1max进行计算，即如果第一级副簧根部最大应力σA1max，小于许用应力[σ]，则第一级副簧满足应力强度设计要求；否则，不满足应力强度设计要求；(5)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第二级副簧根部最大应力计算与强度校核：根据两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，主簧首片的一半夹紧长度L1，第2次开始接触载荷Pk2，最大载荷Pmax，步骤(1)中计算得到的hMA2e，步骤(2)的C步骤中所确定的hA2max，对第二级副簧的根部最大应力σA2max进行计算，即如果第二级副簧根部最大应力σA2max，小于许用应力[σ]，则第二级副簧满足应力强度设计要求；否则，不满足应力强度设计要求。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根部等效厚度及最大应力计算问题的制约，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的应力强度校核方法，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、许用应力、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷及最大载荷，在主簧、第一级和第二级副簧根部重叠部分等效厚度及最大应力计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的应力强度进行校核。通过样机加载根部最大应力试验测试可知，主簧、第一副簧和第二级副簧的根部最大应力计算值，与试验测试值相吻合。表明本专利技术所提供的基于接触载荷的一级两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的应力强度校核方法是正确的，为两级副本文档来自技高网...

【技术保护点】
两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的应力强度校核方法，其中，各片板簧为以中心穿装孔为中心的对称结构，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，在主簧与第一级副簧之间、第一级副簧与第二级副簧之间设有两级渐变间隙δ

【技术特征摘要】
1.两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的应力强度校核方法，其中，各片板簧为以中心穿装孔为中心的对称结构，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，在主簧与第一级副簧之间、第一级副簧与第二级副簧之间设有两级渐变间隙δMA1和δA12，以提高车辆在额定载荷下的行驶平顺性；为了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，在渐变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；根据各片板簧的结构参数、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷和最大载荷及许用应力，在根部最大应力计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的应力强度进行校核，具体校核步骤如下：(1)主簧及其与第一级和第二级副簧的重叠部分等效厚度的计算：根据主簧片数n,各片主簧的厚度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；对主簧重叠部分的等效厚度hMe、主簧与第一级副簧重叠部分的等效厚度hMA1e、及主簧与第一级和第二级副簧重叠部分的等效厚度hMA2e进行计算，即：(2)主簧和各级副簧的最大厚度板簧的厚度hmax、hA1max和hA2max的确定：A步骤：主簧的最大厚度板簧的厚度hmax的确定根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1，2,...,n，确定主簧的最大厚度板簧的厚度hmax，即hmax＝max(hi)，i＝1，2,...,n；B步骤：第一级副簧最大厚度板簧的厚度hA1max的确定根据第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的厚度厚度hA1j，j＝1，2,...,m1，确定第一级副簧最大厚度板簧的厚度hA1max，即hA1max＝max(hA1j)，j＝1，2,...,m1；C步骤：第二级副簧的最大厚度板簧的厚度hA2max的确定根据第二级副簧片数m2，第二级副簧各片的厚度hA2k，,k＝1，2,...,...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炳超，周长城，
申请(专利权)人：王炳超，
类型：发明
国别省市：山东,37