[发明专利]一级渐变刚度板簧的各片主簧下料长度的设计方法

摘要

本发明涉及一级渐变刚度板簧的各片主簧下料长度的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据一级渐变刚度板簧的安装加紧距、首片主簧的厚度和作用长度、弹性模量、主簧夹紧刚度、主副簧夹紧复合刚度、开始接触载荷、完全接触载荷、额定载荷及在额定载荷下渐变刚度钢板弹簧剩余弧高的设计要求值，通过微元曲面叠加计算，对该一级渐变刚度钢板弹簧各片主簧下料长度进行设计。通过实际下料和样机加工验证可知，利用该方法可得到准确可靠的各片主簧的下料长度设计，为板簧的设计、下料、加工及现代化CAD软件开发奠定了可靠的技术。同时，利用该方法还可以节省材料、优化生产工艺、提高生产效率，降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

主权项

1.一级渐变刚度板簧的各片主簧下料长度的设计方法，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；通过主簧和副簧的初始切线弧高及渐变间隙，确保满足板簧渐变刚度、悬架偏频特性和主簧应力强度设计要求，即非等偏频型一级渐变刚度板簧；根据一级渐变刚度板簧的骑马螺栓夹紧距、首片主簧的厚度和作用长度、弹性模量、主簧夹紧刚度、主副簧夹紧复合刚度、开始接触载荷、完全接触载荷、额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高，在渐变夹紧刚度计算的基础上，通过主簧初始切线弧高设计和初始曲面形状及曲面微元叠加计算，对一级渐变刚度板簧各片主簧下料长度进行设计，其特性在于采用以下具体设计步骤：(1)一级渐变刚度板簧的渐变夹紧刚度Kkwp的计算：根据开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw，主簧夹紧刚度KM，主副簧复合夹紧刚度KMA，对一级渐变刚度板簧在载荷P∈[Pk,Pw]范围内的渐变夹紧刚度KkwP进行计算，即(2)一级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高HgM0的确定：根据开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw，额定载荷PN，在额定载荷下的剩余切线弧高HgMsy，主簧夹紧刚度KM；主副簧复合夹紧刚度KMA，及步骤(1)中计算得到的KkwP，对一级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高HgM0进行确定，即(3)一级渐变刚度板簧的首片主簧初始状态曲面形状fx的计算：I步骤：基于初始切线弧高的首片主簧的等效端点力F1e的计算根据一级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)中所确定的HgM0，对基于初始切线弧高的首片主簧的等效端点力F1e进行计算，即II步骤：首片主簧在任意位置处的变形系数GMx的计算根据一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的一半夹紧长度L1，以距离对称中心L0/2位置为坐标原点，对首片主簧在任意位置x处的变形系数GMx进行计算，即III步骤：首片主簧初始曲面形状fx的计算，根据首片主簧的厚度h1，首片主簧的一半夹紧长度L1，I步骤中计算得到的F1e，II步骤中计算得到的GMx，对一级渐变刚度板簧首片主簧初始曲面形状fx进行计算，即(4)一级渐变刚度板簧的首片主簧下料长度L1C的设计:A步骤：首片主簧在一半夹紧长度范围内的曲面段长度L1c1的计算根据首片主簧的一半夹紧长度L1，以ΔL为曲面微元长度，在0～L1范围内划分为Nc＝L1/ΔL个曲面微元，根据II步骤计算得到的首片主簧初始曲面形状fx及在任意位置xj处的曲面弧高fxj，0≤xj≤L1，j＝1,2,…,Nc+1，利用叠加原理对首片主簧在一半夹紧长度内的曲面段长度L1c1进行计算，即B步骤：首片主簧单个吊耳的圆周长度L1c2计算根据主簧两端吊耳的中径de，对单个吊耳的圆周长度L1c2进行计算，即L1c2＝πde；C步骤：首片主簧下料长度L1c的设计根据骑马螺栓夹紧距的一半L0，A步骤中计算得到的L1c1，B步骤中计算得到的L1c2，对一级渐变刚度板簧的首片主簧下料长度L1C进行设计，即L1C＝2(L1c1+L1c2+L0/2)；(5)一级渐变刚度板簧其他各片主簧下料长度的设计：a步骤：首片主簧与其他各片主簧的一半作用长度之差的计算根据主簧片数n，各片主簧的一半作用长度Lit，i＝1,2,…,n；分别计算首片主簧与其他各片主簧的一半作用长度之差，即ΔLi1＝L1t‑Lit，i＝2,…,n；b步骤：其他各片主簧下料长度的设计根据骑马螺栓夹紧距的一半L0，主簧片数n，步骤(4)的A步骤中计算得到的L1c1，a步骤中计算得到的ΔLi1，i＝2,…,n；分别对他各片主簧的下料长度进行设计，即LiC＝2(L1c1+L0/2‑ΔLi1),i＝2,…,n。