[发明专利]三级渐变刚度板簧等厚主簧预夹紧应力的仿真计算法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆悬架渐变刚度板簧，特别是三级渐变刚度板簧等厚主簧预夹紧应力的仿真计算法。

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，可采用三级渐变刚度板簧，即在主簧末片与第一级副簧首片之间、第一级副簧末片与第二级副簧首片之间、及第二级副簧末片与第三级副簧首片之间，设计有三级渐变间隙，其中，应用最为广泛的是等厚主簧式三级渐变刚度板簧，即各片主簧厚度相等。为了提高主簧强度和使用寿命，通过各片主簧各自不同的自由切线弧高，确保板簧装配夹紧后的主簧初始切线弧高及夹紧刚度特性满足设计要求；同时，使首片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。板簧装配夹紧后的各片等厚主簧的预夹紧应力大小，不仅影响板簧的可靠性和使用寿命，同时还影响车辆行驶平顺性和安全性。对于给定设计结构的三级渐变刚度板簧，装配夹紧后的各片等厚主簧的预夹紧应力，是否满足设计要求，必须根据各片等厚主簧的结构参数、弹性模量及自由切线弧高设计值，对其进行仿真验算。然而，据所查资料可知，由由于受装配夹紧后的首片主簧初始曲率半径仿真计算的制约，先前国内外一直未曾给出准确可靠的三级渐变刚度板簧等厚主簧预夹紧应力的仿真计算法，因此，不能满足车辆快速发展及对悬架三级渐变刚度板簧现代化CAD设计的要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对三级渐变刚度板簧设计提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的三级渐变刚度板簧等厚主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三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、可靠的三级渐变刚度板簧等厚主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。三级渐变刚度板簧等厚主簧和各级副簧的一半对称夹紧结构示意图，如图2所示，是由主簧1、第一级副簧2、第二级副簧3、第三级副簧4构成。三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，各片主簧的厚度相等，即等厚叠加主簧，各片主簧的一半作用长度为L_iT，各片主簧的自由切线弧高H_gi0，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h_A1j，第一级副簧各片的一半作用长度为L_A1jT，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h_A2k，第二级副簧各片的一半作用长度为L_A2kT，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h_A3l，第三级副簧各片的一半作用长度为L_A3lT，l＝1,2,…,n₃。三级渐变刚度板簧装配夹紧后，首片主簧的初始切线弧高为H_gC1；第一级副簧首片的初始切线弧高为H_gA1C；第二级副簧首片的初始切线弧高为H_gA2C；第三级副簧4初始切线弧高即第三级副簧首片的初始切线弧高为H_gA3C；在末片主簧与第一级副簧首片之间、第一级副簧末片与第二级副簧首片之间、及第二级副簧末片与第三级副簧首片之间，形成三级渐变间隙δ_MA1、δ_A12和δ_A23，从而满足板簧渐变刚度的设计要求。通过各片等厚主簧的各自不同自由切线弧高及曲率板簧，确保板簧装配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，各片等厚主簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，弹性模量，对三级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧的预夹紧应力进行仿真计算。

为解决上述技术问题，本发明所提供的三级渐变刚度板簧等厚主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)三级渐变刚度板簧的各片等厚主簧自由曲率半径R_i0的计算：