[发明专利]根部平直式等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法

说明书

本发明涉及根部平直式等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据板簧片数，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，弹性模量，对根部平直式等厚叠加板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力进行仿真计算。通过样机试验可知，本发明所提供的根部平直式等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法是正确的，可得到准确可靠的各片等厚板簧预夹紧应力的仿真计算值，为根部平直式等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算提供了可靠的技术方法。利用该方法可确保各片板簧的预夹紧应力满足设计要求，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。

技术领域

本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是根部平直式等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法。

背景技术

多片叠加板簧是车辆悬架弹簧中应用非常广泛的零部件，通常为了确保板簧的夹紧刚度特性，将各片板簧的中间装配夹紧段加工为平直段，即根部平直式等厚板簧，并通过各片板簧的各自不同的自由切线弧高，确保骑马螺栓装配夹紧之后首片板簧的装配夹紧切线弧高满足设计要求；同时，使首片板簧或前几片板簧产生一定的预夹紧压应力，从而提高板簧可靠性和使用寿命。对于给定设计结构参数的各片板簧，骑马螺栓装配夹紧后的各片板簧预夹紧应力是否满足设计要求，必须对其进行仿真验算。然而，据所查资料可知，因受骑马螺栓装配夹紧后的首片板簧初始曲率半径仿真计算的制约，先前一直未曾给出准确可靠的根部平直式等厚叠加板簧各片预夹紧应力的仿真计算方法，不能满足车辆快速发展及对悬架板簧现代化CAD设计的要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性和安全性要求的不断提高，对根部平直式等厚叠加板簧提出了更高的要求，因此，必须建立一种准确、可靠的根部平直式等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性和安全性及对叠加板簧的设计要求，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、可靠的根部平直式等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法，其仿真计算流程图，如图1所示。各片板簧以中心穿装孔对称的结构，其一半对称装配夹紧结构示意图如图2所示。板簧的宽度为b，弹性模量为E。板簧片数为n，各片等厚板簧的厚度为h，各片板簧的一半跨度为L_iT，其中，根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，根部平直段的一半长度L₀，即根部平直式等厚叠加板簧。通过各片板簧的各自不同自由切线弧高及自由曲率半径，确保装配夹紧后的首片板簧预夹紧切线弧高和各片板簧预夹紧应力满足设计要求。各片板簧的自由切线弧高为H_gi0，骑马螺栓装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力为σ_i，i＝1,2,…,n。根据板簧片数，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，弹性模量，对根部平直式等厚叠加板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力进行仿真计算，确保各片板簧的预夹紧应力满足设计要求。

为解决上述技术问题，本发明所提供的根部平直式等厚叠加板簧预夹紧应力的仿真计算法，其特征在于采用以下仿真计算步骤：

(1)根部平直式等厚叠加板簧的各片板簧自由曲率半径R_i0的计算：

根据板簧片数n，根部平直段的一半长度L₀，各片板簧的一半作用长度为L_iT，各片板簧的自由切线弧高的设计值H_gi0，对根部平直式等厚叠加板簧的各片板簧的自由曲率半径R_i0进行计算，i＝1,2,…,n，即

(2)根部平直式等厚叠加板簧的首片板簧初始曲率半径R_C1的计算：