多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算方法技术

本发明专利技术涉及一种多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，属于车辆悬架螺旋弹簧技术领域。本发明专利技术可根据多段变中径组合式螺旋弹簧的结构参数和材料特性参数，即根据螺旋弹簧的丝径，变中径段的段数，各变中径段的有效圈数和有效高度，各变中径段的首端中径及螺旋弹簧的末端中径，对多段变中径组合式螺旋弹簧的垂向刚度进行计算。通过样机的ANSYS仿真和试验验证可知，利用方法可得到准确、可靠的多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算值，确保螺旋弹簧的垂向刚度满足设计要求，并为螺旋弹簧关键参数设计奠定了可靠的技术基础，可提高产品设计水平和性能，提高车辆行驶平顺性；同时还降低设计及试验费用，加快产品开发速度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算方法


[0001]本专利技术涉及车辆悬架螺旋弹簧
，具体地说，尤其涉及一种多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算方法。

技术介绍

[0002]随着车辆的快速发展及行驶速度的不断提高，对车辆悬架弹簧的性能及设计提出了更高的要求。为了满足车辆悬架螺旋弹簧安装空间的设计要求，有时会采用多段变中径组合式螺旋弹簧。然而，由于多段变中径螺旋弹簧的垂向刚度计算非常复杂，现有技术中，国内外未有可靠的多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，随着车辆行驶速度及对行驶平稳性和安全性要求的不断提高，对车辆悬架螺旋弹簧的设计提出了更高的要求。因此，建立一种准确、可靠的多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算方法为多段变中径组合式螺旋弹簧的正向开发设计奠定可靠的技术基础，从而提高产品的设计水平和性能，满足车辆行驶平稳性和安全性的设计要求；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

[0003]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：
[0005]一种多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，其中，螺旋弹簧由多段变中径段组合构成，根据多段变中径组合式螺旋弹簧的结构参数和材料特性参数，对多段变中径组合式螺旋弹簧的垂向刚度进行计算，包括以下步骤：
[0006]S1：多段变中径组合式螺旋弹簧的各变中径段丝径水平投影长度L
cj
的计算：
[0007]根据多段变中径组合式螺旋弹簧的变中径的段数n
J
，各变中径段的首端中径D
j
，j＝1,2,
…
,n
J
，及螺旋弹簧的末端中径D
nJ+1
，各段的有效圈数n
j
，对螺旋弹簧各变中径段丝径水平面投影长度L
cj
进行计算，即
[0008][0009]S2：多段变中径组合式螺旋弹簧的各变中径段升角α
j
的计算：
[0010]根据多段变中径组合式螺旋弹簧的变中径的段数n
J
，各段的有效高度H
j0
，步骤S1中计算得到的L
cj
，对螺旋弹簧各变中径段升角α
j
进行计算，j＝1,2,
…
,n
J
，即
[0011][0012]S3：多段变中径组合式螺旋弹簧的垂向柔度R
dz
的计算：
[0013]根据多段变中径组合式螺旋弹簧的变中径的段数n
J
，各变中径段的首端中径D
j
，j＝1,2,
…
,n
J
，螺旋弹簧的末端中径D
nJ+1
，泊松比μ，剪切模量G，步骤S2中计算得到的α
j
，对多
段变中径组合式螺旋弹簧的垂向柔度R
dz
进行计算，即
[0014][0015]S4：多段变中径组合式螺旋弹簧的垂向刚度K
z
的计算：
[0016]根据步骤S3中计算得到的R
dz
，对多段变中径组合式螺旋弹簧的垂向刚度K
z
进行计算，即
[0017][0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术可根据多段变中径组合式螺旋弹簧的结构参数和材料特性参数，对多段变中径组合式螺旋弹簧的垂向刚度进行计算，通过样机的ANSYS仿真和试验验证可知，利用方法可得到准确、可靠的多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算值，确保多段变中径组合式螺旋弹簧的垂向刚度满足设计要求，可提高产品设计水平和性能，提高车辆行驶平顺性，同时还降低设计及试验费用，加快产品开发速度。
附图说明
[0020]图1是多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算流程图；
[0021]图2是多段变中径组合式螺旋弹簧的结构示意图；
[0022]图3是多段变中径组合式螺旋弹簧的第j段的结构及参数符号。
具体实施方式
[0023]下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0024]实施例：
[0025]本专利技术所述的多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，多段变中径组合式螺旋弹簧的结构示意图，如图2所示，其中，多段变中径组合式螺旋弹簧的分段数为n
J
，各变中径段的升角α1,α2,
…
,α
nJ
，各变中径段的有效圈数n1,n2,
…
,n
nJ
，各变中径段的有效高度H
10
,H
20
,
…
,H
nJ0
，其中，各变中径段的有效圈数之和等于螺旋弹簧的有效圈数n，即n＝n1+n2+
…
+n
nJ
，各变中径段的有效高度之和等于螺旋弹簧的有效高度H0，即H0＝H
10
+H
20
+
…
+H
nJ0
，各变中径段的首端中径分别为D1,D2,
…
D
nJ
，螺旋弹簧的末端中径D
nJ+1
。多段变中径组合式螺旋弹簧的第j变中径段的结构及参数符号，如图3所示，第j变中径段的升角α
j
,第j变中径段的有效圈数n
j
，第j变中径段的有效高度H
j0
，第j变中径段的首端中径D
j
，第j变中径段的末端中径D
j+1
，j＝1,2,
…
,n
J
。以螺旋弹簧首端中径的圆心为原点O，以原点O到弹簧丝径有效圈数的起始点为X轴，以首端原点O到末端中径的圆心为Z轴，建立截锥型螺旋弹簧的坐标系。螺旋弹簧材料的弹性模量E，泊松比μ，剪切模量根据多段变中径组合式螺旋弹簧的结构参数和材料特性参数，对多段变中径组合式螺旋弹簧的垂向刚度进行计算，确保多段变中径组合式螺旋弹簧的垂向刚度满足设计要求。
[0026]为了满足安装的要求，某悬架弹簧采用三段变中径组合式螺旋弹簧，即变中径的
段数n
J
＝3，其中，各段的首端中径D1＝100mm，D2＝130mm，D3＝130mm，及螺旋弹簧末端中径D4＝105mm，丝径的d＝13mm，其中，有效圈数n＝5，各段的有效圈数n1＝1.5,n2＝2,n3＝1.5；有效高度H0＝330mm，其中，各段的有效高度H
10
＝90mm，H
20
＝150mm，H
30
＝90mm。弹性模量E＝206GPa，泊松比μ＝0.3，剪切模量根据多段变中径组合式螺旋弹簧的结构参数及材料特性参数，对该多段变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多段变中径组合式螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，其中，螺旋弹簧由多段变中径段组合构成，根据多段变中径组合式螺旋弹簧的结构参数和材料特性参数，对多段变中径组合式螺旋弹簧的垂向刚度进行计算，其特征在于：包括以下步骤：S1：多段变中径组合式螺旋弹簧的各变中径段丝径水平投影长度L
cj
的计算：根据多段变中径组合式螺旋弹簧的变中径的段数n
J
，各变中径段的首端中径D
j
，j＝1,2,
…
,n
J
，及螺旋弹簧的末端中径D
nJ+1
，各段的有效圈数n
j
，对螺旋弹簧各变中径段丝径水平面投影长度L
cj
进行计算，即S2：多段变中径组合式螺旋弹簧的各变中径段升角α
j
的计算：根据多段变中径组合式螺旋弹簧的变中径的段数n
J
，各段的有效高度H
j0
，步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆波，周长城，宋炳庆，周超，王靖业，耿向明，支晓华，
申请(专利权)人：山东星泉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：