[发明专利]一级渐变刚度板簧等厚主簧预夹紧应力的匹配设计法

说明书

本发明涉及一级渐变刚度板簧等厚主簧预夹紧应力的匹配设计法，属于悬架渐变刚度板簧技术领域。本发明可根据主簧片数和副簧片数，各片板簧的结构参数，开始接触载荷，额定载荷及首片主簧在额定载荷下的许用应力，对一级渐变刚度板簧的各片等厚主簧的预夹紧应力进行匹配设计。通过样机试验可知，本发明所提供的一级渐变刚度板簧等厚主簧预夹紧应力的匹配设计法是正确的，可得到准确可靠的预夹紧应力的匹配设计值，为各片等厚主簧自由切线弧高的设计奠定了可靠的技术基础。利用该方法可确保各片等厚主簧的预夹紧应力满足设计要求，提高产品的设计水平、产品可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低产品的设计及试验费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及车辆悬架渐变刚度板簧，特别是一级渐变刚度板簧等厚主簧预夹紧应力的匹配设计法。

背景技术

为了满足在不同载荷下的车辆行驶平顺性的设计要求，可采用一级渐变刚度板簧，即在末片主簧和首片主副簧之间设计有一定的主副簧渐变间隙，其中，应用最为广泛的是各片主簧厚度相等的一级渐变刚度板簧。为了提高主簧强度和使用寿命，通过各片等厚主簧各自不同的自由切线弧高及自由曲率半径，确保装配预夹紧后的首片主簧的初始切线弧高满足设计要求；同时，使首片主簧或前几片主簧受预夹紧压应力，而末片或后几片主簧受预夹紧拉应力，提高板簧可靠性和使用寿命。各片等厚主簧预夹紧应力的匹配设计，不仅影响各片主簧的预夹紧应力和可靠性及车辆行驶安全性，同时，还是各片等厚主簧自由切线弧高设计的前提。然而，据所查资料可知，由于受主簧叠加等效厚度及各片等厚主簧之间预夹紧应力之差计算的制约，先前国内外一直未给出一级渐变刚度板簧等厚主簧预夹紧应力的匹配设计法。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对一级渐变刚度板簧各片等厚主簧设计提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的一级渐变刚度板簧等厚主簧预夹紧应力的匹配设计法，为一级渐变刚度板簧各片等厚主簧自由切线弧高的设计奠定可靠的技术基础，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性及一级渐变刚度板簧的设计要求，提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低产品的设计及试验费用，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、可靠的一一级渐变刚度板簧等厚主簧预夹紧应力的匹配设计法，其匹配设计流程图，如图1所示。一级渐变刚度板簧的等厚主簧和副簧的一半对称夹紧结构示意图，如图2所示，是由主簧1和副簧2构成。一级渐变刚度板簧板簧的宽度为b，弹性模量为E，骑马螺栓夹紧的根部平直段的一半长度为L₀。主簧1的片数为n，各片主簧的厚度h相等，即等厚式叠加主簧，n片主簧的一半作用长度为L_iT，通过不同自由切线弧高及自由曲率板簧的各片等厚主簧，装配夹紧后的首片主簧初始切线弧高为H_gC1，各片等厚主簧的预夹紧应力为σ_i，i＝1,2,…,n。副簧2的片数为m，各片副簧的厚度为h_Aj各片副簧的一半作用长度为L_AjT，j＝1,2,…,m，装配预夹紧之后的首片副簧的初始切线弧高为H_gAC1，并且在末片主簧和首片副簧之间形成渐变间隙δ_MA，从而满足板簧渐变刚度的设计要求。通过各片等厚主簧的自由切线弧高，确保装配预夹紧后的首片主簧初始切线弧高和各片主簧预夹紧应力满足设计要求。根据主簧片数和副簧片数，各片板簧的结构参数，开始接触载荷，额定载荷及首片主簧在额定载荷下的许用应力，对一级渐变刚度板簧的各片等厚主簧的预夹紧应力进行匹配设计，为各片等厚主簧的自由切线弧高设计奠定可靠的技术基础。

为解决上述技术问题，本发明所提供的一级渐变刚度板簧等厚主簧预夹紧应力的匹配设计法，其特征在于采用以下设计步骤：

(1)一级渐变刚度板簧的主簧、主副簧的根部重叠部分等效厚度h_Me、h_MAe的计算：

I步骤：主簧根部重叠部分等效厚度h_Me的计算