一种高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度的设计方法技术

本发明专利技术所述的一种高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度的设计方法，属于高铁驱动电机吊挂板簧技术领域。本发明专利技术可根据高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的不同截面两端形状，作用长度、根部平直段的厚度和长度，端部平直段的厚度，弹性模量，及横向刚度的设计要求值，对基于不同截面端部形状的高铁驱动电机吊挂板簧的端部平直段长度进行设计，并在此基础上对斜线段长度及斜线段在不同位置厚度进行设计。通过样机试验可知，利用本发明专利技术所提供的一种高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度的设计方法是正确的，可得到准确可靠的端部平直段长度和斜线段在不同位置厚度的设计值，确保横向刚度满足设计要求，提高产品设计水平及可靠性。

A design method for the length of the straight end of the inclined hanging leaf spring of the high-speed railway drive motor

【技术实现步骤摘要】
一种高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度的设计方法
本专利技术涉及高铁驱动电机斜线型吊挂板簧，特别是一种高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度的设计方法。
技术介绍
随着高铁行驶速度及行驶平稳性和安全性的不断提高，对高铁驱动电机斜线型吊挂板簧横向刚度计算及设计提出了更高的要求。实际所采用的吊挂板簧截面两端形状可分为为半圆圆弧或倒角，且其中斜线段的坐标原点，大都与吊挂板簧端部吊耳中心不重合，即斜线段大都存有坐标平移量。高铁驱动电机斜线型吊挂板簧横向刚度，不仅受吊挂板簧的厚度和宽度的影响，而且还受截面两端形状和斜线段坐标平移量及端部平直段长度的影响。然而，先前对于少片抛物线型变截面板簧刚度计算及设计，都未考虑截面两端形状和斜线段坐标平移量的影响，因此，一直未给出准确可靠的一种高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度的设计方法。随着高铁行驶速度及行驶平稳性和安全性性的不断提高，必须考虑截面两端形状和斜线段坐标平移量的影响，建立一种准确、可靠的高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度的设计方法，为横向刚度计算及驱动电机吊挂板簧设计提供可靠的技术方法，为数值化制造奠定可靠的技术基础，提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及轨道车辆的行驶平稳性和安全性；同时，降低产品的设计及试验费用，加快产品开发速度。
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、可靠的高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度的设计方法，其设计流程图，如图1所示。高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的结构和力学模型，如图2所示，是由根部平直段、斜线段和端部平直段构成，其中，吊挂板簧的根部为固定约束，端部吊耳中心作用一横向载荷为P，以吊耳中心作为吊挂板簧端点，端部吊耳中心与根部固定点之间的长度为吊挂板簧的作用长度L，端部平直段的长度为L1，根部平直段的长度为L2，斜线段的根部到吊挂板簧端点的长度为L2p；吊挂板簧的端部平直段的厚度为h1，根部平直段的厚度为h2，斜线段的厚度比β＝h1/h2，斜线段的平均厚度hp＝(h1+h2)/2；以吊挂板簧端点为坐标原点O建立坐标系，斜线段在x位置处的厚度为hx。高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的截面两端形状可分为圆弧式和倒角式两种，其中，截面两端圆弧式高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的各段截面形状，如图3所示，其中，根部平直段的截面两端半圆圆弧半径r2＝h2/2，端部平直段的截面两端半圆圆弧半径r1＝h1/2，斜线段在x位置处的截面两端半圆圆弧半径rx＝hx/2，斜线段的截面两端平均圆弧半径rp＝hp/2。截面两端倒角式高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的各段截面形状，如图4所示，其中，截面两端倒角式高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的根部平直段的倒角半径rd2，端部平直段的倒角半径rd1，斜线段在x位置处的倒角半径rdx，斜线段的平均倒角半径rdp；根部平直段的倒角半径与厚度之比kr2＝rd2/h2，端部平直段的倒角半径与厚度之比kr1＝rd1/h1，斜线段的平均倒角半径与平均厚度之比krp＝rdp/hp。根据高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的不同截面两端形状，作用长度、根部平直段的厚度和长度，端部平直段的厚度，弹性模量，及横向刚度的设计要求值，对基于不同截面端部形状的高铁驱动电机吊挂板簧的端部平直段长度和斜线段长度及斜线段在不同位置厚度进行设计。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的一种高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：(1)基于不同截面形状的高铁驱动电机斜线型吊挂板簧各段等效宽度的计算:根据吊挂板簧不同的截面形状，对驱动电机吊挂板簧各段等效宽度进行计算，即a步骤：截面圆弧式高铁驱动电机斜线型吊挂板簧各段等效宽度的计算根据截面圆弧式高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的宽度B，根部平直段的厚度h2，端部平直段的厚度h1，斜线段的平均厚度hp＝(h1+h2)/2，对截面圆弧式高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的根部平直段等效宽度b2、端部平直段等效宽度b1及斜线段的平均等效宽度bx进行计算，即b步骤：截面倒角式高铁驱动电机斜线型吊挂板簧各段等效宽度的计算根据吊挂板簧的宽度B，根部平直段的厚度h2，端部平直段的厚度h1，斜线段的平均厚度hp＝(h1+h2)/2，根部平直段的厚度与宽度之比γ2＝h2/B，端部平直段的厚度与宽度之比γ1＝h1/B，斜线段的平均厚度与宽度之比γp＝hp/B，根部平直段的倒角半径rd2，端部平直段的倒角半径rd1，斜线段的平均倒角半径rdp；根部平直段的倒角半径与厚度之比kr2＝rd2/h2，端部平直段的倒角半径与厚度之比kr1＝rd1/h1，斜线段的平均倒角半径与厚度之比krp＝rdp/hp，对考虑横截面两端倒角情况下的板簧根部平直段等效宽度b2、端部平直段的等效宽度b1及斜线段的平均等效厚度bxp进行计算，即(2)高铁驱动电机斜线型吊挂板簧根部平直段柔度的计算:根据吊挂板簧的根部平直段的厚度h2，吊挂板簧的作用长度L，斜线段的根部到板簧端点的长度L2p，弹性模量E，步骤(1)中计算端点的b2，对驱动电机吊挂板簧根部平直段柔度Rd2进行计算，即(3)高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段和斜线段的柔度Rd1和Rdx的表达式:根据高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的根部平直段的厚度h2，端部平直段的厚度h1，斜线段的厚度比β＝h1/h2，斜线段的根部到板簧端点的长度L2x，弹性模量E，步骤(1)计算得到的b1和bxp，以端部平直段L1为待求参数，建立高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的端部平直段和斜线段的横向柔度Rd1和Rdx的表达式，即式中，(4)高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度L1的设计：根据横向刚度的设计要求值Ky，步骤(2)中计算得到的Rd2，步骤(3)中建立的Rd1和Rdp的表达式，以端部平直段长度L1为待求参数，建立驱动电机吊挂板簧端部平直段长度L1的设计数学模型，即利用Matlab计算程序，对该驱动电机吊挂板簧端部平直段长度L1的设计数学模型进行求解，可得高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度L1的设计值。(5)高铁驱动电机斜线型吊挂板簧斜线段长度和在不同位置厚度的设计：I步骤：驱动电机吊挂板簧斜线段长度Lx的设计根据高铁驱动电机斜线型吊挂板簧斜线段根部到板簧端点的长度L2x，步骤(4)中设计得到的L1，对驱动电机吊挂板簧斜线段长度Lx进行设计，即Lx＝L2x-L1；IV步骤：驱动电机吊挂板簧斜线段在不同位置x处厚度的设计根据高铁驱动电机斜线型吊挂板簧根部平直段的厚度h2，端部平直段的厚度h1，吊挂板簧斜线段的根部到板簧端点的长度L2x，步骤(4)中设计得到的L1，对高铁驱动电机斜线型吊挂板簧斜线段在不同位置x处厚度hx进行设计，即本专利技术比现有技术具有的优点先前由于未考虑截面两端形状对驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度的设计方法，其特征在于：高铁驱动电机吊挂板簧是由根部平直段、斜线段和端部平直段构成；截面两端形状可分为圆弧式和倒角式两种；根据高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的不同截面两端形状，作用长度、根部平直段的厚度和长度，端部平直段的厚度，弹性模量，及横向刚度的设计要求值，对基于不同截面端部形状的高铁驱动电机吊挂板簧的端部平直段长度，并在此基础上对斜线段长度及斜线段在不同位置厚度进行设计，其特征主要包含以下步骤：/n(1)基于不同截面形状的高铁驱动电机吊挂板簧各段等效宽度的计算:/n根据吊挂板簧不同的截面形状，对驱动电机吊挂板簧各段等效宽度进行计算，即/na步骤：截面圆弧式高铁驱动电机吊挂板簧各段等效宽度的计算/n根据截面圆弧式高铁驱动电机吊挂板簧的宽度B，根部平直段的厚度h

【技术特征摘要】
1.一种高铁驱动电机斜线型吊挂板簧端部平直段长度的设计方法，其特征在于：高铁驱动电机吊挂板簧是由根部平直段、斜线段和端部平直段构成；截面两端形状可分为圆弧式和倒角式两种；根据高铁驱动电机斜线型吊挂板簧的不同截面两端形状，作用长度、根部平直段的厚度和长度，端部平直段的厚度，弹性模量，及横向刚度的设计要求值，对基于不同截面端部形状的高铁驱动电机吊挂板簧的端部平直段长度，并在此基础上对斜线段长度及斜线段在不同位置厚度进行设计，其特征主要包含以下步骤：
(1)基于不同截面形状的高铁驱动电机吊挂板簧各段等效宽度的计算:
根据吊挂板簧不同的截面形状，对驱动电机吊挂板簧各段等效宽度进行计算，即
a步骤：截面圆弧式高铁驱动电机吊挂板簧各段等效宽度的计算
根据截面圆弧式高铁驱动电机吊挂板簧的宽度B，根部平直段的厚度h2，端部平直段的厚度h1，斜线段的平均厚度hp＝(h1+h2)/2，对截面圆弧式高铁驱动电机吊挂板簧的根部平直段等效宽度b2、端部平直段等效宽度b1及斜线段的平均等效宽度bx进行计算，即









b步骤：截面倒角式高铁驱动电机吊挂板簧各段等效宽度的计算
根据吊挂板簧的宽度B，根部平直段的厚度h2，端部平直段的厚度h1，斜线段的平均厚度hp＝(h1+h2)/2，根部平直段的厚度与宽度之比γ2＝h2/B，端部平直段的厚度与宽度之比γ1＝h1/B，斜线段的平均厚度与宽度之比γp＝hp/B，根部平直段的倒角半径rd2，端部平直段的倒角半径rd1，斜线段的平均倒角半径rdp；根部平直段的倒角半径与厚度之比kr2＝rd2/h2，端部平直段的倒角半径与厚度之比kr1＝rd1/h1，斜线段的平均倒角半径与厚度之比krp＝rdp/hp，对考虑横截面两端倒角情况下的板簧根部平直段等效宽度b2、端部平直段的等效宽度b1及斜线段的平均等效厚度bxp进行计算，即









(2)高铁驱动电机斜线型吊挂板簧根部平直段柔度Rd2的计算:
根据吊挂板簧的根部平直段的厚度h2，吊挂板簧的作用长度L，斜线段的根部到板簧端点的长度L2p，弹性模量E，步骤(1)中计算端点的b2，对驱动电机吊挂板簧根部平直段柔度Rd...

【专利技术属性】
技术研发人员：周殿买，舒友，苑师铭，高永刚，周长城，阚世超，欧学昊，于曰伟，
申请(专利权)人：于曰伟，
类型：发明
国别省市：山东;37