根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法制造技术

本发明专利技术涉及根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法，属于悬架少片变截面板簧技术领域。本发明专利技术可根据板簧片数，弹性模量，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，根部垫片和端部垫片的厚度，对根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力进行仿真计算。通过样机试验可知，本发明专利技术所提供的根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法是准确的，为各片板簧预夹紧应力的仿真计算提供了可靠的技术方法。利用该方法可确保各片板簧的预夹紧应力满足设计要求，提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低产品的设计及试验费用，加快产品开发速度。

Simulation calculation method for pre clamping stress of reinforced root plate with equal section and small section variable cross-section leaf spring

The invention relates to a simulation calculation method for the pre clamping stress of a root strengthening equal structure small piece of variable cross-section leaf spring, which belongs to the technical field of a suspension less variable cross-section leaf spring. According to the number of plate reeds, the elastic modulus, the structural parameters of each leaf spring and the design value of the free tangent arc height, the thickness of the root gasket and the end gasket, the pre clamping stress of the plate spring of the root reinforced equal structure less slice parabolic type leaf spring is simulated. Through the prototype test, it is known that the simulation calculation method for strengthening the pre clamped stress of the root of the invention is accurate, and provides a reliable technical method for the simulation calculation of the pre clamped stress of each plate spring. This method can ensure the pre clamping stress of each leaf spring to meet the design requirements, improve the design level, reliability, service life and vehicle safety of the product, at the same time, reduce the design and test cost of the product and speed up the development speed of the product.

【技术实现步骤摘要】
根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法
本专利技术涉及车辆悬少片变截面板簧，特别是根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法。
技术介绍
随着汽车节能化、舒适化、轻量化、安全化的快速发展，少片变截面板簧因具有重量轻，材料利用率高，片间无摩擦或摩擦小，振动噪声低，使用寿命长等优点，日益受到车辆悬架专家、生产企业及车辆制造企业的高度关注，并且在车辆悬架系统中得到了广泛应用，其中，其中，为了加强板簧根部的强度，可在根部平直段与抛物线段之间增加斜线段，各片板簧的结构相同，即根部加强等构式抛物线型变截面板簧。通常为了提高板簧可靠性和使用寿命的设计要求，通过各片板簧不同自由切线弧高，在装配夹紧之后，使首片板簧或前几片板簧产生一定的预夹紧压应力，从而提高板簧可靠性和使用寿命；同时，确保首片板簧的初始切线弧高满足设计要求。对于给定设计结构的根部加强等构式抛物线型变截面板簧，各片板簧的预夹紧应力是否满足设计要求，必须对其进行仿真计算。然而，据所查资料可知，由于各片板簧的夹紧刚度计算非常复杂，且受各片板簧自由切线弧高与装配夹紧后的各片板簧初始切线弧高、夹紧刚度及夹紧端点力之间关系，及各片板簧夹紧端点力仿真计算的制约，先前一直未给出根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对等构式少片抛物线型变截面板簧提出了更高的要求，因此，必须建立一种准确、可靠的根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法，为各片板簧预夹紧应力的仿真计算提供可靠的技术方法，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性和安全性及对根部加强等构式抛物线型变截面板簧的设计要求，确保各片板簧预夹紧应力满足设计要求，提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性的设计要求；同时，降低产品的设计及试验费用，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、可靠的根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法，其仿真计算流程图，如图1所示。根部加强等构式抛物线型变截面板簧为以中心穿装孔对称的结构，其一半对称夹紧结构示意图如图2所示，其中包括，板簧1，根部垫片2，端部垫片3。板簧1的片数为n，各片板簧结构相同，其中，2≤n≤5；各片板簧的宽度为b，弹性模量为E，一半作用长度为LT，是由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直段四段所构成，其中，根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，斜线段对板簧根部起加强作用，各片板簧的结构相同，即根部加强等构式抛物线型变截面板簧。各片板簧的斜线段的水平长度为Δl，斜线段的根部到板簧端点的水平距离l2＝LT-L0，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2p＝LT-L0-Δl。各片板簧的根部平直段的厚度为h2，抛物线段的根部厚度为h2p，端部平直段的厚度为h1，其中，h2>h2p≥h2l2p/l2。各片板簧的斜线段的厚度比γ＝h2p/h2，抛物线段的厚度比β＝h1/h2p。各片板簧的端部平直段的长度为l1＝l2pβ2。在各片板簧的根部之间设有根部垫片2，根部垫片厚度为δc。在各片板簧的端部之间设有端部垫片3，端部垫片的厚度为δe，材料为碳纤维复合材料，以降低板簧工作所产生的摩擦噪声。各片板簧的自由切线弧高Hgi0，装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高为HgC1，各片板簧的预夹紧应力为σi，i＝1,2,…,n。通过各片板簧的各自不同自由切线弧高，确保装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力满足设计要求。根据板簧片数，弹性模量，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，根部垫片和端部垫片的厚度，对根部加强等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力进行仿真计算。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法，其特征在于采用以下仿真计算步骤：(1)根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度K的计算：A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-E的计算根据板簧的宽度b，弹性模量E，斜线段的水平长度Δl，斜线段的根部到板簧端点的水平距离l2，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2p；各片板簧的根部平直段的厚度h2，抛物线段的根部厚h2p，端部平直段的厚度h1；各片板簧的斜线段的厚度比γ＝h2p/h2，抛物线段的厚度比β＝h1/h2p，对根部加强等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-E进行计算，即B步骤：各片板簧的夹紧刚度K的计算根据各片板簧的根部平直段的厚度h2，A步骤中计算得到的Gx-E，对根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧刚度K进行计算，即(2)根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧初始切线弧高HgCi的确定：I步骤：首片板簧的初始切线弧高HgC1的确定根据板簧片数n，根部垫片厚度δc，端部垫片厚度δe，各片板簧的根部平直段的厚度h2，端部平直段的厚度h1，各片板簧的自由切线弧高的设计值Hgi0，i＝1,2,…,n，对根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高HgC1进行确定，即II步骤：其他各片板簧的初始切线弧高HgCi的确定根据板簧片数n，根部垫片厚度δc，端部垫片厚度δe，各片板簧的根部平直段的厚度h2，端部平直段的厚度h1，I步骤中确定得到的HgC1，对根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后除首片板簧之外的其他各片板簧的初始切线弧高HgCi进行确定，i＝2,3,…,n，即HgCi＝HgC1+(h2+δc)-(h1+δe),i＝2,3,…,n；(3)根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧预夹紧端点力Fi的确定：根据板簧片数n，各片板簧的自由切线弧高的设计值Hgi0，步骤(1)中计算得到的K，步骤(2)中所确定的HgCi，对根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧端点力Fi进行确定，i＝1,2,…,n，即(4)根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧预夹紧应力σi的仿真计算：根据板簧片数n，板簧的宽度b，各片板簧的根部平直段厚度h2，斜线段的根部到板簧端点的水平距离l2，步骤(3)中确定得到的Fi，对根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力σi进行仿真计算，i＝1,2,…,n，即本专利技术比现有技术具有的优点先前对于根部加强等构式抛物线型变截面板簧，一直未曾给出准确可靠的根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法，不能满足车辆快速发展及对悬架板簧现代化CAD设计的要求。本专利技术可根据板簧片数，弹性模量，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，根部垫片和端部垫片的厚度，对根部加强等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力进行仿真计算。通过样机试验测试可知，本专利技术所提供的根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法是正确的，可得到准确可靠的各片板簧预夹紧应力的仿真计算值，为根部加强等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力的仿真计算提供了可靠的技术方法。利用该方法可确保各片板簧的预夹紧应力满足设计要求，提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全本文档来自技高网...

【技术保护点】
根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法，其中，板簧的一半作用长度是由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直段四段所构成，根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，斜线段对板簧的根部起加强作用，各片板簧的结构相同，即根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧；对于给定设计结构参数及自由切线弧高的各片板簧，装配夹紧后各片板簧的预夹紧应力必须满足设计要求；根据板簧片数，弹性模量，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，根部垫片和端部垫片的厚度，对根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力进行仿真计算，其特征在于采用以下具体仿真计算步骤：(1)根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度K的计算：A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数Gx‑E的计算根据板簧的宽度b，弹性模量E，斜线段的水平长度Δl，斜线段的根部到板簧端点的水平距离l2，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2p；各片板簧的根部平直段的厚度h2，抛物线段的根部厚h2p，端部平直段的厚度h1；各片板簧的斜线段的厚度比γ＝h2p/h2，抛物线段的厚度比β＝h1/h2p，对根部加强等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧端点变形系数Gx‑E进行计算，即...

【技术特征摘要】
1.根部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法，其中，板簧的一半作用长度是由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直段四段所构成，根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，斜线段对板簧的根部起加强作用，各片板簧的结构相同，即根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧；对于给定设计结构参数及自由切线弧高的各片板簧，装配夹紧后各片板簧的预夹紧应力必须满足设计要求；根据板簧片数，弹性模量，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，根部垫片和端部垫片的厚度，对根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力进行仿真计算，其特征在于采用以下具体仿真计算步骤：(1)根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度K的计算：A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-E的计算根据板簧的宽度b，弹性模量E，斜线段的水平长度Δl，斜线段的根部到板簧端点的水平距离l2，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2p；各片板簧的根部平直段的厚度h2，抛物线段的根部厚h2p，端部平直段的厚度h1；各片板簧的斜线段的厚度比γ＝h2p/h2，抛物线段的厚度比β＝h1/h2p，对根部加强等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-E进行计算，即B步骤：各片板簧的夹紧刚度K的计算根据各片板簧的根部平直段的厚度h2，A步骤中计算得到的Gx-E，对根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧刚度K进行计算，即(2)根部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧初始切线弧高HgCi的确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长城，杨铖兆，赵雷雷，于曰伟，杨腾飞，梁宇通，汪晓，李晓晗，袁光明，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37