两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧限位挠度的设计方法技术

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限位挠度的设计方法，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和副簧的结构参数、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷、最大许用应力，在夹紧刚度、渐变夹紧刚度及最大许用载荷计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大限位挠度进行设计。通过样机加载挠度试验可知，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限位挠度的设计方法是正确的，为两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的限位挠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最大限位挠度设计值，提高产品的设计水平、可靠性及车辆行驶安全性；同时，还可降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

Design method of two grade auxiliary spring type non equal frequency variable stiffness spring plate limit deflection

The invention relates to a design method for two grade auxiliary spring type unequal bias frequency type gradual rigidity spring plate limit deflection, 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, the contact load, the maximum allowable stress in the clamping stiffness, gradient clamping stiffness and maximum load calculation on the basis of Xu, on the two side spring type non biased type variable stiffness spring maximum limit deflection design. The prototype load deflection test shows that the two level side spring type non biased tapered design method a deflection stiffness spring limit is correct, provides a reliable method for the two level side spring type non biased type variable stiffness spring deflection limit design. We can use this method to get accurate and reliable maximum limit deflection design value, improve traffic safety level of product design, reliability and vehicle; at the same time, but also can reduce the cost of design and test, 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限位挠度的设计方法
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限位挠度的设计方法。
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，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，依据最大限位挠度设置一限位装置，在冲击载荷下保护板簧，防止板簧因受冲击载荷而断裂，从而提高板簧可靠性和使用寿命。然而，由于两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的挠度非常复杂，且受最大许用载荷和渐变夹紧刚度计算关键问题的制约，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限位挠度的设计方法，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限位挠度的设计方法，为两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧设计及现代化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＝Ln+j＝LA1jT-L0/2，j＝1,2,…,m1。主簧与第一级副簧的片数之和N1＝n+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＝LN1+k＝LA2kT-L0/2，k＝1,2,…,m2。主副簧的片数N＝n+m1+m2。依据最大限位挠度设置一限位装置，在冲击载荷下保护板簧，防止板簧因受冲击载荷而断裂，从而提高板簧可靠性和使用寿命。根据各片主簧和副簧的结构参数、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷、最大许用应力，在各级夹紧刚度和渐变刚度及最大许用载荷计算的基础上，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大限位挠度进行设计。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限位挠度的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：(1)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax的确定：A步骤：不同片数重叠部分的等效厚度进行计算根据主簧片数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；主簧与第一级副簧的片数之和N1＝n+m1,主副簧的总片数N＝n+m1+m2，对不同片数l重叠段的等效厚度hle进行计算，l＝1,2,...,N，即B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；C步骤：最大许用载荷Pmax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，最大许用应力[σ]；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；A步骤中计算得到的hMe、hMA1e和hMA2e，B步骤中所确定的hmax，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax进行计算，即(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各级夹紧刚度KM、KMA1和KMA2的计算：I步骤：主簧的夹紧刚度KM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；主簧片数n,各片主簧的一半夹紧长度Li，及步骤(1)中计算得到的hle，l＝i＝1,2,...,n；对主簧夹紧刚度KM进行计算，即II步骤：主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1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；主簧片数n，各片主簧的一半夹紧长度Li，i＝1,2,...,n；第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的一半夹紧长度为Ln+j，j＝1,2,...,m1；主簧与第一级副簧的片数之和N1＝n+m1，及步骤(1)中计算得到的hle，l＝1,2,...,N1；对主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1进行计算，即III步骤：主副簧总复合夹紧刚度KMA2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；主簧片数n，各片主簧的一半夹紧长度Li，i＝1,2,...,n；第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的一半夹紧长度为Ln+j，j＝1,2,...,m1；第二级副簧片数m2，第二级副簧各片的一半夹紧长度LN1+k，k＝1,2,...,m2；主副簧的总片数N，及步骤(1)中计算得到的hle，l＝1,2,...,N，对主副簧的总夹紧复合刚度KMA2进行计算，即，即(3)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的两级渐变夹紧刚度KkwP1和KkwP2的计算：a步骤：第一级渐变夹紧刚度KkwP1的计算根据第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，步骤(2)中计算得到的KM和KMA1，对载荷P在[Pk1,Pk1]范围时的第一级渐变夹紧刚度KkwP1进行计算，即b步骤：第二级渐变夹紧刚度KkwP2的计算根据第2次开始接触载荷Pk2，第2次完全接触载荷Pw2，步骤(2)中计算得到的KMA1和KMA2，对载荷P在[Pk2,Pw2]范围内时的第二级渐变夹紧刚度KkwP2进行计算，即(4)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大限位挠度fMmax的设计：根据第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，步骤(1)中计算得到的Pmax，步骤(2)中的计算得到的KM和KMA2，及步骤(3)中计算得到的KkwP1和KkwP2，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大限位挠度fMmax进行设计，即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最大许用载荷、渐变夹紧刚度、及挠度计算问题的制约，先前一直未能给出两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧限位挠度的设计方法，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧限位挠度的设计方法，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；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，即非等偏频型渐变刚度板簧；依据最大许用应力及最大许用载荷所对应的最大挠度作为限位挠度，设置一限位装置，保护板簧防止因受冲击载荷而断裂，提高板簧可靠性和使用寿命；根据各片板簧的结构参数、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷、最大许用应力，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大限位挠度进行设计，具体设计步骤如下：(1)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大许用载荷P

【技术特征摘要】
1.两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧限位挠度的设计方法，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；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，即非等偏频型渐变刚度板簧；依据最大许用应力及最大许用载荷所对应的最大挠度作为限位挠度，设置一限位装置，保护板簧防止因受冲击载荷而断裂，提高板簧可靠性和使用寿命；根据各片板簧的结构参数、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷、最大许用应力，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大限位挠度进行设计，具体设计步骤如下：(1)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax的确定：A步骤：不同片数重叠部分的等效厚度进行计算根据主簧片数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；主簧与第一级副簧的片数之和N1＝n+m1,主副簧的总片数N＝n+m1+m2，对不同片数l重叠段的等效厚度hle进行计算，l＝1,2,...,N，即B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；C步骤：最大许用载荷Pmax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，最大许用应力[σ]；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；A步骤中计算得到的hMe、hMA1e和hMA2e，B步骤中所确定的hmax，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax进行计算，即(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各级夹紧刚度KM、KMA1和KMA2的计算：I步骤：主簧的夹紧刚度KM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；主簧片数n,各片主簧的一半夹紧长度Li，及步骤(1)中计算得到的hle，l＝i＝1,2,...,n；对主簧夹紧刚度KM进行计算，即I...

【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