[发明专利]根部平直式等厚叠加板簧自由切线弧高的设计方法

说明书

本发明涉及根部平直式等厚叠加板簧自由切线弧高的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据板簧片数，各片等厚板簧的结构参数，弹性模量，及装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力的设计要求值，对根部平直式等厚叠加板簧的各片板簧的自由切线弧高进行设计。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自由切线弧高的设计方法是正确的，为各片等厚板簧自由切线弧高的设计提供了可靠的技术方法。利用该方法可确保满足首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力的设计要求，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。

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自由切线弧高的设计方法。

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，其中，应用最为广泛的是根部平直式等厚叠加板簧。通常为了提高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初始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。各片板簧的自由切线弧高，决定并影响装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力的大小。然而，据所查资料可知，因受自由切线弧高与初始切线弧高及预夹紧应力之间关系及各片板簧自由曲率半径计算的制约，先前国内外一直未曾给出可靠的根部平直式等厚叠加板簧自由切线弧高的设计方法，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各片板簧自由切线弧高的设计方法，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自由切线弧高的设计方法，其设计流程图，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，各片板簧的厚度h相等，各片等厚板簧的一半跨度为L_1T,L_2T,…,L_nT，其中，根部平直段的一半长度L₀用于骑马螺栓夹紧，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初始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首片板簧初始切线弧高为H_gC1，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，弹性模量，装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力的设计要求值，对根部平直式等厚叠加板簧的各片板簧的自由切线弧高进行设计，确保装配夹紧之后各片板簧预夹紧应力和首片板簧初始切线弧高的满足设计要求。

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自由切线弧高的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：

(1)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：

根据首片板簧的一半跨度L_1T，根部平直段的一半长度L₀，装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高的设计要求值H_gC1，对根部平直式等厚叠加板簧装配夹紧后的首片板簧的初始曲率半径R_C1进行计算，即

(2)根部平直式等厚叠加板簧的其他各片板簧初始曲率半径R_Ci的计算：