[发明专利]少片斜线型变截面主簧在斜线段与副簧间隙的设计方法

说明书

本发明涉及少片斜线型变截面主簧在斜线段与副簧间隙的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片斜线型变截面主簧的结构尺寸、弹性模量，首先确定出各片主簧的端点变形系数G_x‑Di，及第N片主簧在斜线段与副簧接触点处的变形系数G_x‑BC；然后，根据副簧起作用载荷设计要求值、各片主簧的端点变形系数G_x‑Di，得到第N片主簧的端点力F_N；随后，根据第N片主簧的根部平直段厚度h₂、G_x‑BC及F_N，对主簧斜线段与副簧触点之间的主副簧间隙进行设计。通过仿真验证可知，利用方法可得到满足副簧起作用载荷要求的主副簧间隙设计值，提高产品设计水平和性能及车辆平顺性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是少片斜线型变截面主簧在斜线段与副簧间隙的设计方法。

背景技术

少片变截面钢板弹簧与多片叠加钢板弹簧相比，具有受力合理，应力载荷趋于均衡，并且节省材料，实现车辆轻量化，降低车轮动载，提高车辆行驶安全性，同时还节省燃油，提高车辆运输效率，具有良好的经济效益和社会效益，并且已在国外得到广泛推广和应用。对于少片变截面钢板弹簧，为了满足变刚度的要求，通常将其设计为主、副簧，其中，主簧在与副簧相接触点位置处与副簧之间设计有一定的间隙，确保在大于一定载荷之后，主、副簧接触而一起共同工作，满足车辆悬架对钢板弹簧刚度的设计要求。

由于少片变截面主簧的第1片其受力复杂，不仅承受垂向载荷，同时还承受扭转载荷和纵向载荷，因此，实际所设计的第1片钢板弹簧的端部厚度，通常比其他各片的要偏厚一些，即在实际设计和生产中，大都采用端部非等构的少片变截面钢板弹簧。目前少片变截面钢板弹簧主要有两种类型，一种是抛物线型，另外一种是斜线型，其中，抛物线型的应力为等应力，其应力载荷比斜线型的更加合理。然而由于抛物线型变截面的加工工艺复杂，需要复杂、昂贵的加工设备，而斜线型变截面的加工工艺简单，只需要简单的设备便可加工，因此，在满足应力强度条件下，通长可用斜线型的变截面钢板弹簧，代替抛物线型的变截面钢板弹簧。对于少片斜线型变截面主、副簧，也因副簧与主簧的接触位置不同，可分为在端部平直段接触和在斜线段接触的主、副钢板弹簧。尽管先前曾有人给出了少片斜线型变截面钢板弹簧的设计方法，例如，彭莫，高军曾在《汽车工程》，1992年(第14卷)第3期，提出了变断面钢板弹簧的设计计算方法，该方法主要是针对端部等构的少片斜线型变截面钢板弹簧进行设计，其不足之处是不能满足端部非等构的少片斜线型变截面钢板弹簧的设计要求，更不能少片斜线型变截面主簧在斜线段与副簧接触点处的主、副簧间隙的设计。对于端部非等构的少片斜线型变截面主簧在斜线段与副簧接触点处的间隙设计，由于受端部非等构少片斜线型变截面主簧在斜线段的变形计算理论的制约，至今尚未给出一直简便、准确、可靠的设计方法。随着计算机及有限元仿真软件的发展，目前尽管有人曾对端部非等构的少片斜线型变截面主簧在斜线段处位置的变形，采用ANSYS建模仿真法，但是该方法仅能对给出实际设计结构的钢板弹簧的变形或刚度进行仿真验证，不能提供精确的解析设计式，更不能满足车辆快速发展及对悬架钢板弹簧现代化CAD设计软件开发的要求。