[发明专利]高强度三级渐变刚度板簧的接触载荷的设计方法

说明书

本发明涉及高强度三级渐变刚度板簧的接触载荷的设计方法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据高强度三级渐变刚度板簧的主簧各片和副簧的结构参数，弹性模量，空载载荷和额定载荷及偏频设计要求值，对高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷进行设计。通过样机仿真及车辆行驶平顺性试验可知，本发明所提供的高强度三级渐变刚度板簧的接触载荷的设计方法是正确的。利用该方法可得可靠的接触载荷设计值，满足在不同载荷下的悬架渐变偏频及车辆行驶平顺性的设计要求，提高车辆行驶平顺性和安全性；同时，还可降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及车辆悬架板簧，特别是高强度三级渐变刚度板簧的接触载荷的设计方法。

背景技术

为了满足在不同载荷下的车辆行驶平顺性及悬架渐变偏频保持不变的设计要求，随着高强度钢板材料的出现，可采用高强度三级渐变板簧，进一步提高车辆行驶平顺性。其中，高强度三级渐变板簧的各级接触载荷，不仅影响主簧各片和副簧的根部最大应力的大小，而且还影响渐变刚度及悬架偏频和车辆行驶平顺性。然而，由于渐变刚度和悬架渐变偏频不仅与高强度一级渐变刚度板簧的结构和悬架载荷及质量有关，而且还与接触载荷大小有关，同时，主簧和各级副簧在渐变过程中的渐变刚度及悬架偏频的计算非常复杂，据所查资料可知，目前国内外尚未给出可靠的高强度三级渐变刚度板簧的接触载荷的设计方法。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对车辆悬架系统设计提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的高强度三级渐变刚度板簧的接触载荷的设计方法，以满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性不断提高及对车辆悬架高强度三级渐变板簧的设计要求，提高产品的设计水平、质量、可靠性及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、可靠的高强度三级渐变刚度板簧的接触载荷的设计方法，其设计流程如图1所示。高强度三级渐变刚度板簧的一半对称结构如图2所示，是由主簧1、第一级副簧2和第二级副簧3和第三级副簧4所组成的，高强度三级渐变刚度板簧的一半总跨度为首片主簧的一半作用长度L1T，骑马螺栓夹紧距的一半为L0，钢板弹簧的宽度为b，弹性模量为E。主簧1的片数为n，其中，主簧各片的厚度为hi，一半作用长度LiT，一半夹紧长度Li＝LiT-L0/2，i＝1,2,…,n。第一级副簧2的片数为n1，第一级副簧各片的厚度为hA1j,一半作用长度LA1jT，一半夹紧长度LA1j＝LA1jT-L0/2，j＝1,2,…,n1。第二级副簧3的片数为n2，第二级副簧各片的厚度为hA2k,一半作用长度LA2kT，一半夹紧长度LA2k＝LA2kT-L0/2，k＝1,2,…,n2。第三级副簧4的片数为n3，第三级副簧各片的厚度为hA3l,一半作用长度LA3lT，一半夹紧长度LA3l＝LA3lT-L0/2，l＝1,2,…,n3。高强度三级渐变刚度板簧的总片数N＝n+n1+n2+n3，主簧及各级副簧之间设有三级渐变间隙δMA1、δA12和δA23，即末片主簧下表面与第一级副簧首片上表面之间设有一级渐变间隙δMA1；第一级副簧末片下表面与第二级副簧首片上表面之间设有二级渐变间隙δA12；第二级副簧末片下表面与第三级副簧首片上表面之间设有三级渐变间隙δA23。通过主簧和各级副簧初始切线弧高及三级渐变间隙，以满足渐变刚度板簧的各次接触载荷及渐变刚度和悬架偏频的设计要求。根据各片板簧的结构参数，弹性模量，空载载荷P0和额定载荷PN及悬架偏频设计要求值，对高强度三级渐变刚度板簧的各次接触载荷进行匹配设计。