[发明专利]端部接触式少片端部加强型变截面主副簧复合刚度的验算方法

摘要

本发明端部接触式少片端部加强型变截面主副簧复合刚度的验算方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量，对端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的复合刚度进行计算。通过实例和ANSYS仿真验证可知，该端部接触式少片端部加强型变截面主副簧复合刚度的验算方法是准确可靠的，可得到准确可靠的主副簧复合刚度验算值，为端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的复合刚度验算提供了可靠的验算方法。利用该方法可提高变截面主副簧的设计水平、质量和性能及车辆行驶平顺性；同时，降低产品设计及试验费用，加快产品开发速度。

主权项

端部接触式少片端部加强型变截面主副簧复合刚度的验算方法，其中，端部接触式少片端部加强型主副簧的一半对称结构由根部平直段、抛物线段、斜线段和端部平直段4段构成，端部平直段和抛物线段之间设有一斜线段，对变截面主副簧的端部起加强作用；各片主簧的端部平直段非等构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片主簧的厚度和长度，以满足第1片主簧复杂受力的要求；副簧触点与主簧端部平直段之间设有一定的主副簧间隙，以满足副簧起作用载荷的设计要求；当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧触点与第m片主簧的端部平直段某点相接触，以满足主副簧的复合刚度设计要；在各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量给定情况下，对端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的复合刚度进行验算，具体验算步骤如下：(1)端点受力情况下的各片端部加强型变截面主簧的端点变形系数Gx‑Ei计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，第i片主簧的斜线段的厚度比γMi，第i片主簧的斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpi，第i片主簧的斜线段的端部到主簧端点的距离l1Mi，i＝1,2,…,m，对端点受力情况下的各片主簧的端点变形系数Gx‑Ei进行计算，即Gx-Ei=4(LM3-l2M3)Eb-8l2M3/2(l1Mpi3/2-l2M3/2)Eb+4l1Mi3EbγMi3βi3+6Δl(4l1Mi2γMi-l1Mi2-3l1Mi2γMi2+3l1Mpi2γMi2-4l1Mpi2γMi3)EbγMi2βi3(γMi-1)3-6Δl(-l1Mpi2γMi4-2l1Mil1MpiγMi+2l1Mi2γMi2lnγMi+2l1Mpi2γMi2lnγMi+2l1Mil1MpγMi3-4l1Mil1MpiγMi2lnγMi)EbγMi2βi3(γMi-1)3;]]>(2)端点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数Gx‑DE计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比βm，斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpm，斜线段的端部到主簧端点的距离l1Mm，斜线段的厚度比γMm；副簧触点与主簧端点的水平距离l0，对端点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数Gx‑DE进行计算，即Gx-DE=4LM3-6l0LM2-4l2M3+6l0l2M2Eb-8l2M3/2(l1Mpm1/2-l2M1/2)(l1Mpm+l2M-3l0+l1Mpm1/2l2M1/2)Eb+2(l1Mm-l0)2(2l1Mm+l0)EbγMm3βm3+6Δl(4l1Mm2γMm-l1Mm2-3l1Mm2γMm2-4l1Mpm2γMm3-2l1Mml1MpmγMm)EbγMm2βm3(γMm-1)3+6Δl(3l1Mpm2γMm2+l1Mpm2γMm4+2l1Mm2γMm2lnγMm+2l1Mpm2γMm2lnγMm+2l1Mml1MpmγMm3)EbγMm2βm3(γMm-1)3-24l1Mml1MpmΔlγMm2lnγMmEbγMm2βm3(γMm-1)3-6l0Δl(l1MpmγMm+l1Mm)EbγMm2βm3;]]>(3)主副簧接触点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧的端点变形系数Gx‑Ezm计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，主抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比βm，斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpm，斜线段的端部到主簧端点的距离l1Mm，斜线段的厚度比γMm；副簧触点与主簧端点的水平距离l0，对主副簧接触点处受力情况下的第m片主簧的端点位置变形系数Gx‑Ezm进行计算，即6Δl(4l1Mm2γMm-l1Mm2-3l1Mm2γMm2+3l1Mpm2γMm2-4l1Mpm2γMm3+l1Mpm2γMm4-2l1Mml1MpmγMm)EbγMm2βm3(γMm-1)3+6Δl(2l1Mm2γMm2lnγMm+2l1Mpm2γMm2lnγMm+2l1Mml1MpmγMm3-4l1Mml1MpmγMm2lnγMm)EbγMm2βm3(γMm-1)3-6l0Δl(l1MpmγMm+l1Mm)EbγMm2βm3;]]>(4)主副簧接触点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数Gx‑DEz计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比βm，斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpm，斜线段的端部到主簧端点的距离l1Mm，斜线段的厚度比γMm；副簧触点与主簧端点的水平距离l0，对主副簧接触点处受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数Gx‑DEz进行计算，即Gx-DEz=12l2M3/2(6l02l2M1/2+12l0l1Mpml2M1/2-2l2M1/2l1Mpm2-6l1Mpm1/2l02-12l1Mpm1/2l0l2M+2l1Mpm1/2l2M2)3l1Mpm1/2l2M1/2Eb+4(l0-l1Mm)3Ebβm3γMm3+4(LM-l2M)(LM2-3LMl0+LMl2M+3l02-3l0l2M+l2M2)Eb-6Δl(2l02γMm-l1Mm2-l02-2l02γMm3)EbγMm2βm3(γMm-1)3+6Δl(4l1Mm2γMm+l02γMm4-3l1Mm2γMm2+3l1Mpm2γMm2-4l1Mpm2γMm3+l1Mpm2γMm4+2l0l1Mm-6l0l1MmγMm)EbγMm2βm3(γMm-1)3+6Δl(2l0l1MpmγMm-2l1Mml1MpmγMm+2l1Mm2γMm2lnγMm+2l1Mpm2lnγMm-2l0l1MmγMm3-6l0l1MpmγMm2)EbγMm2βm3(γMm-1)3+6Δl(6l0l1MmγMm2+6l0l1MpmγMm3-2l0l1MpmγMm4+2l1Mml1MpmγMm3-4l1Mml1MpmγMm2lnγMm)EbγMm2βm3(γMm-1)3;]]>(5)端点受力情况下的各片端部加强型变截面副簧的端点变形系数Gx‑EAj及n片叠加副簧的总端点变形系数Gx‑EAT计算：根据端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；副簧的一半长度LA，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l2A，副簧片数n，其中，第j片副簧的抛物线段的厚度比βAj，斜线段的厚度比γAj，斜线段的根部到副簧端点的距离l1Apj，斜线段的端部到副簧端点的距离l1Aj，j＝1,2,…,n，对端点受力情况下的各片副簧的端点变形系数Gx‑EAj进行计算，即Gx-EAj=4(LA3-l2A3)Eb-8l2A3/2(l1Apj3/2-l2A3/2)Eb+4l1Aj3EbγAj3βAj3+6Δl(4l1Aj2γAj-l1Aj2-3l1Aj2γAj2+3l1Apj2γAj2-4l1Apj2γAj3)EbγAj2βAj3(γAj-1)3-6Δl(-l1Apj2γAj4-2l1Ajl1ApjγAj+2l1Aj2γAj2lnγAj+2l1Apj2γAj2lnγAj+2l1Ajl1ApjγAj3-4l1Ajl1ApjγAj2lnγAj)EbγAj2βAj3(γAj-1)3;]]>根据副簧片数n，各片副簧的端点变形系数Gx‑EAj，对n片叠加副簧的总端点变形系数Gx‑EAT进行计算，即(6)端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的复合刚度KMAT验算：根据主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，各片副簧的根部平直段的厚度h2A，步骤(1)中计算得到的Gx‑Ei，步骤(2)中计算得到的Gx‑DE，步骤(3)中计算得到的Gx‑Ezm，步骤(4)中计算得到的Gx‑DEz，及步骤(5)中计算得到的Gx‑EAT，可对端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的复合刚度KMAT进行验算，即