两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的渐变间隙设计法制造技术

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渐变间隙设计法，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、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷及在额定载荷下剩余切线弧高要求值，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的两级渐变间隙

Design method of gradual gap for two stage auxiliary spring type non equal frequency variable stiffness spring plate

The invention relates to a gradual gap design method of a two stage auxiliary spring type non equal frequency variable gradual rigidity spring plate, belonging to the technical field of suspension leaf spring. According to the invention, the main structure parameters of spring and spring elastic modulus, a bolt clamping distance, the contact load and rated load in the residual value of two tangent arc height requirements, the gradient gap on the two side spring type non biased type variable stiffness spring

【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渐变间隙设计法
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渐变间隙设计法。
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，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、主簧与第一级副簧之间及第一副簧和第二级副簧之间的两级渐变间隙，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，两级渐变间隙由主簧和各级副簧的初始切线弧高所确定的，并且影响板簧的接触载荷、渐变刚度和最大应力、悬架偏频及车辆行驶平顺性和安全性。然而，由于两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧在渐变过程中的挠度非常复杂，并且受初始切线弧高设计与板簧曲面形状及在任意位置曲面弧高计算的制约，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渐变间隙设计法，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渐变间隙设计法，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、产品质量和性能及车辆行驶平顺性和安全性；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渐变间隙设计法，设计流程如图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，第i片主簧的主簧厚度为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j片一级副簧的厚度为hA1j＝hn+j，一半作用长度为LA1jT，一半夹紧长度LA1j＝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，其中，第k片副簧的厚度为hA2k＝hN1+k，一半作用长度为LA2kT，一半夹紧长度LA2k＝LA2kT-L0/2，k＝1,2,…,m2。主副簧的总片数N＝n+m1+m2。通过主簧和第一级副簧和第二级副簧的初始切线弧高，确保满足两级渐变间隙隙δMA1和δA12，及第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的设计要求。根据各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷、额定载荷及在额定载荷下剩余切线弧高要求值，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的两级渐变间隙δMA1和δA12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的渐变间隙设计法，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，主簧夹紧刚度KM，主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度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，主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1，主副簧的总复合夹紧刚度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(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高HgM0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，额定载荷PN，主簧夹紧刚度KM，主副簧总的复合夹紧刚度KMA，在额定载荷PN下的剩余切线弧高HgMN，及步骤(1)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主簧初始切线弧高HgM0进行设计，即(3)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第一级副簧初始切线弧高HgA10的设计：i步骤：主簧末片下表面曲率半径RM0b的计算根据主簧片数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，步骤(2)中设计得到的HgM0，对主簧末片下表面曲率半径RM0b进行计算，即ii步骤：第一级副簧首片上表面曲率半径RA10a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，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；主簧首片的一半夹紧长度L1，第1次开始接触载荷Pk1，及i步骤中计算得到的RM0b，对第一级副簧首片上表面曲率半径RA10a进行计算，即式中，hMe为主簧根部重叠部分的等效厚度，iii步骤：第一级副簧初始切线弧高HgA10的设计根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11，ii步骤值计算得到的RA0a，对第一级副簧初始切线弧高HgA10进行设计，即(4)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第二级副簧初始切线弧高HgA20的设计：a步骤：第一级副簧末片下表面曲率半径RA10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；ii步骤中计算得到的RA0a，对第一级主簧末片下表面曲率半径RA10b进行计算，即b步骤：第二级副簧首片上表面曲率半径上RA20a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，弹性模量E；主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，主簧首片的一半夹紧长度L1；第一级副簧片数m1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,m1；第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，及a步骤中计算得到的RA10b，对第二级副簧首片上表面的曲率半径RA20a进行计算，即式中，hMA1e为主簧与第一级副簧的根部重叠部分等效厚度，c步骤：第二级副簧初始切线弧高HgA20的设计根据第二级副簧首片的一半夹紧长度LA21，b步骤值计算得到的RA20a，对第二级副簧的切线弧高HgA20进行设计，即(5)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第一级渐变间隙δMA1的设计：I步骤：基于主簧切线弧高的首片主簧等效端点力FM1e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，弹性模量E；首片主簧的厚度h1，一半夹紧长度L1，步骤(2)中设计得到的HgM0，对基于主簧切线弧高的首片主簧等效端点力FM1e进行计算，即I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渐变间隙设计法，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，通过主簧和各级副簧的初始切线弧高，确保主簧与第一级副簧、第一级副簧与第二级副簧之间的两级渐变间隙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渐变间隙设计法，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，通过主簧和各级副簧的初始切线弧高，确保主簧与第一级副簧、第一级副簧与第二级副簧之间的两级渐变间隙δMA1和δA12，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，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、弹性模量、骑马螺栓夹紧距、各次接触载荷、额定载荷及在额定载荷下剩余切线弧高要求值，对两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的两级渐变间隙进行设计，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，主簧夹紧刚度KM，主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度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，主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度KMA1，主副簧的总复合夹紧刚度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(2)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高HgM0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，额定载荷PN，主簧夹紧刚度KM，主副簧总的复合夹紧刚度KMA，在额定载荷PN下的剩余切线弧高HgMN，及步骤(1)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主簧初始切线弧高HgM0进行设计，即(3)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第一级副簧初始切线弧高HgA10的设计：i步骤：主簧末片下表面曲率半径RM0b的计算根据主簧片数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，步骤(2)中设计得到的HgM0，对主簧末片下表面曲率半径RM0b进行计算，即ii步骤：第一级副簧首片上表面曲率半径RA10a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，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；主簧首片的一半夹紧长度L1，第1次开始接触载荷Pk1，及i步骤中计算得到的RM0b，对第一级副簧首片上表面曲率半径RA10a进行计算，即式中，hMe为主簧根部重叠部分的等效厚度，iii步骤：第一级副簧初始切线弧高HgA10的设计根据第一级副簧首片的一半夹紧长度LA11，ii步骤值计算得到的RA0a，对第一级副簧初始切线弧高HgA10进行设计，即(4)两级副簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第二级副簧初始切线弧高HgA20的设计：a步骤：第一级副簧末片下表面曲率半径RA10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；ii步骤中计算得到的RA0a，对第一级主簧末片下表面曲率半径RA10b进行计算，即

【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