两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度的校核方法技术

本发明专利技术涉及两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度的校核方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明专利技术可根据各片一级主簧、二级主簧和副簧的结构参数、骑马螺栓夹紧距、各次开始接触载荷、最大载荷及许用应力，在各级板簧根部最大应力计算的基础上，对该两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧的应力强度进行校核。通过样机加载应力试验可知，本发明专利技术所提供的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度的校核方法是正确的，为板簧强度校核及CAD软件开发提供了可靠的技术方法。利用该方法可得到确保满足板簧应力强度设计要求，提高产品设计水平、质量和可靠性及车辆行驶安全性；同时，还可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】
两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度的校核方法
本专利技术涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度的校核方法。
技术介绍
为了进一步提高车辆在半载情况下的行驶平顺性，可采用两级主簧式渐变刚度板簧，即将原一级渐变刚度板簧的主簧拆分为两级主簧；同时，为了确保主簧的应力强度，通常通过第一级主簧、第二级主簧和副簧初始切线弧高及两级渐变间隙，使第二级主簧和副簧适当提前承担载荷，从而降低第一级主簧的应力，即采用两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧悬架，其中，板簧根部最大应力及强度，特别是第一主簧的应力强度，决定着板簧的使用寿命、悬架可靠性及车辆行驶平顺性和安全性。然而，由于两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧的应力强度校核非常复杂，不仅与板簧结构、载荷大小和许用应力有关，而且还与接触载荷及最大厚度板簧的厚度有关，同时，还受各级板簧根部重叠部分等效厚度计算的制约，据所查资料可知，先前一直未能给出两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度的校核方法，大都是通过试验测试进行加以确定，因此，不能满足车辆行业快速发展及悬架弹簧现代化CAD设计要求。随着车辆行驶速度及其对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、可靠的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度的校核方法，为两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧强度校核提供可靠的技术方法，为悬架弹簧现代化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，提高两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的设计水平、产品质量和可靠性及车辆行驶安全性；同时，降低产品设计、试验及维修费用，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、可靠的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度的校核方法，校核流程如图1所示。两级主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，是由第一级主簧1、第二级主簧2和副簧3组成。采用两级主簧，并通过第一级主簧1、第二级主簧2和副簧的初始切线弧高HgM10、HgM20和HgA0，在第一级主簧1与第二级主簧2和第二级主簧2与副簧3之间设有两级渐变间隙δM12和δMA，以提高半载情况下的车辆行驶平顺性。为了确保满足第一级主簧1应力强度设计要求，第二级主簧2和副簧3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。渐变刚度板簧的一半总跨度等于首片主簧的一半作用长度L11T，骑马螺栓夹紧距的一半为L0，宽度为b，许用应力为[σ]。第一级主簧1的片数为n1，第一级主簧各片的厚度为h1i，一半作用长度为L1iT，一半夹紧长度L1i＝LiT-L0/2，i＝1,2,…,n1。第二级主簧2的片数为n2，第二级主簧各片的厚度为h2j，一半作用长度为L2jT，一半夹紧长度L2j＝LiT-L0/2，j＝1,2,…,n2。副簧3的片数为m，副簧各片的厚度为hAk，一半作用长度为LAkT，一半夹紧长度LAk＝LAkT-L0/2，k＝1,2,…,m。根据各片板簧的结构参数、骑马螺栓夹紧距、各次开始接触载荷、最大载荷和许用应力，在各级板簧根部最大应力计算的基础上，对两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧应力强度进行校核。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度的校核方法，其特征在于采用以下校核步骤：(1)第一级主簧及其与第二级主簧和副簧的根部重叠部分等效厚度的计算：根据第一级主簧片数n1i,第一级主簧各片的厚度h1i，i＝1，2,...,n1；第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j,j＝1，2,...,n2；副簧片数m，副簧各片的厚度hAk,k＝1，2,...,m；对第一级主簧的根部重叠部分的等效厚度hM1e、第一级主簧与第二级主簧的根部重叠部分的等效厚度hM2e、及主副簧的根部重叠部分的等效厚度hMAe进行计算，即：(2)第一、第二级主簧和副簧的最大厚度板簧的厚度h1max、h2max和hAmax的确定：A步骤：第一级主簧的最大厚度板簧的厚度h1max确定根据第一级主簧片数n1，第一级主簧各片的厚度h1i，i＝1，2,...,n1，确定第一级主簧的最大厚度板簧的厚度h1max，即h1max＝max(h1i)；B步骤：第二级主簧的最大厚度板簧的厚度h2max确定根据第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j,j＝1，2,...,n2，确定第二级主簧的最大厚度板簧的厚度h2max，即h2max＝max(h2j)；C步骤：副簧的最大厚度板簧的厚度hAmax确定根据副簧片数m，副簧各片的厚度hAk,k＝1，2,...,m，确定副簧的最大厚度板簧的厚度hAmax，即hAmax＝max(hAk)；(3)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的各级板簧根部最大应力的计算：I步骤：第一级主簧最大载荷下的根部最大应力σM1max计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，第一级主簧首片的一半夹紧长度L11，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hM1e、hM2e和hMAe，步骤(2)中所确定的h1max，对第一级主簧最大载荷下的根部最大应力σM1max进行计算，即II步骤：第二级主簧最大载荷下的根部最大应力σM2max计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，第一级主簧首片的一半夹紧长度L11；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hM2e和hMae，步骤(2)中所确定的h2max，对第二级主簧最大载荷下的根部最大应力σM2max进行计算，即III步骤：副簧最大载荷下的根部最大应力σAmax计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，第一级主簧首片的一半夹紧长度L11；第2次开始接触载荷Pk2，最大载荷Pmax，步骤(1)中计算得到的hMAe，步骤(2)中所确定的hAmax，对副簧在最大载荷下的根部最大应力σAmax进行计算，即(4)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大根部应力确定及强度校核：根据步骤(3)中计算得到的σM1max、σM2max和σAmax，确定两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的最大根部应力，即σmax＝max(σM1max,σM2max,σAmax)；根据许用应力[σ],如果σmax<[σ]，即所设计的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板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两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧的应力计算非常复杂，不仅与板簧结构和载荷大小有关，而且还与接触载荷有关，同时，受各级板簧根部重叠部分等效厚度计算的制约，先前一直未能给出两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度的校核方法，大都是通过应力试验进行加以确定，因此，不能满足车辆行业快速发展及悬架弹簧现代化CAD设计要求。本专利技术可根据各片第一级主簧、第二级主簧和副簧的结构参数、骑马螺栓夹紧距、各次开始接触载荷、最大载荷及许用应力，在各级板簧根部最大应力计算的基础上，对两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧应力强度进行校核。通通过样机的ANSYS本文档来自技高网...

【技术保护点】
两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度的校核方法，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；将原一级渐变刚度板簧的主簧拆分设计为两级主簧，通过两级主簧和副簧的初始切线弧高及两级渐变间隙，提高半载情况下的车辆行驶平顺性；同时，为了确保满足第一级主簧应力强度设计要求，第二级主簧和副簧适当提前承担载荷，悬架在渐变载荷下的偏频不相等，即两级主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、各次开始接触载荷，最大载荷和许用应力，在各级板簧根部最大应力计算的基础上，对该两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧应力强度进行校核，具体校核步骤如下：(1)第一级主簧及其与第二级主簧和副簧的根部重叠部分等效厚度的计算：根据第一级主簧片数n

【技术特征摘要】
1.两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧应力强度的校核方法，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；将原一级渐变刚度板簧的主簧拆分设计为两级主簧，通过两级主簧和副簧的初始切线弧高及两级渐变间隙，提高半载情况下的车辆行驶平顺性；同时，为了确保满足第一级主簧应力强度设计要求，第二级主簧和副簧适当提前承担载荷，悬架在渐变载荷下的偏频不相等，即两级主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、各次开始接触载荷，最大载荷和许用应力，在各级板簧根部最大应力计算的基础上，对该两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧应力强度进行校核，具体校核步骤如下：(1)第一级主簧及其与第二级主簧和副簧的根部重叠部分等效厚度的计算：根据第一级主簧片数n1i,第一级主簧各片的厚度h1i，i＝1，2,...,n1；第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j,j＝1，2,...,n2；副簧片数m，副簧各片的厚度hAk,k＝1，2,...,m；对第一级主簧的根部重叠部分的等效厚度hM1e、第一级主簧与第二级主簧的根部重叠部分的等效厚度hM2e、及主副簧的根部重叠部分的等效厚度hMAe进行计算，即：(2)第一、第二级主簧和副簧的最大厚度板簧的厚度h1max、h2max和hAmax的确定：A步骤：第一级主簧的最大厚度板簧的厚度h1max确定根据第一级主簧片数n1，第一级主簧各片的厚度h1i，i＝1，2,...,n1，确定第一级主簧的最大厚度板簧的厚度h1max，即h1max＝max(h1i)；B步骤：第二级主簧的最大厚度板簧的厚度h2max确定根据第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j,j＝1，2,...,n2，确定第二级主簧的最大厚度板簧的厚度h2max，即h2max＝max(h2j)；C步骤：副簧的最大厚度板簧的厚度hAmax确定根据副簧片数m，副簧各片的厚度hAk,k＝1，2,...,m，确定副簧的最大厚度板簧的厚度...

【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