[发明专利]端部非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法

说明书

本发明涉及端部非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法，属于悬架少片变截面板簧技术领域。本发明可根据板簧片数，各片板簧的结构参数，弹性模量，根部和端部垫片的厚度，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，对端部非等构式少片抛物线型变截面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，本发明所提供的端部非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法是正确的，为各片板簧自由切线弧高设计提供了可靠的技术方法。利用该方法可确保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，提高产品设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及车辆悬架少片变截面板簧，特别是端部非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法。

背景技术

随着汽车节能及轻量化政策的实施，少片变截面板簧因具有重量轻，材料利用率高，片间无摩擦或摩擦小，振动噪声低，使用寿命长等优点，日益受到车辆悬架专家、生产企业及车辆制造企业的高度关注，其中，应用最为广泛的是少片抛物线型变截面板簧。由于首片板簧的端部受力复杂，因此，通常首片板簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片板簧的端部平直段的厚度和长度，即端部非等构少片抛物线型变截面板簧。为了满足板簧夹紧刚度特性、提高板簧可靠性和使用寿命的设计要求，通常通过各片板簧的不同自由切线弧高及自由曲率半径，在装配夹紧之后满足首片板簧初始切线弧高的设计要求；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的大小决定着装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高，并影响各片板簧预夹紧应力的大小，然而，据所查资料可知，先前国内外一直未曾给出可靠的端部非等构少片变截面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少片变截面板簧现代化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，对端部非等构少片抛物线型变截面板簧提出了更高的要求，因此，必须建立一种准确、可靠的端部非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法，为端部非等构少片抛物线型变截面板簧的自由切线弧高设计提供可靠的技术方法，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性和安全性及其对少片变截面板簧的设计要求，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、可靠的端部非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法，其设计流程图，如图1所示。端部非等构式少片抛物线型变截面板簧为以中心穿装孔对称的结构，将对称中心线看作为一半板簧的根部固定端，将端部受力点看作为板簧端点，其一半对称夹紧结构示意图如图2所示，包括，板簧1，根部垫片2，端部垫片3。板簧1的一半跨度是由根部平直段、抛物线段和端部平直段三段所构成，根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧。板簧片数为n，其中，2≤n≤5；各片板簧的一半跨度为L_T，根部平直段的一半长度L₀，宽度为b，弹性模量为E；各片板簧的根部平直段的厚度h₂，各片板簧的端部平直段的厚度h_i，抛物线段的厚度比为β_i＝h_1i/h₂。端部平直段的长度为各片板簧的根部之间设有根部垫片2，根部垫片厚度为δ_c。各片板簧的端部之间设有端部垫片3，端部垫片的厚度为δ_e，端部垫片的材料为碳纤维复合材料，以降低板簧工作所产生的摩擦噪声。通过各片板簧的各自不同自由切线弧高H_gi0，确保装配预夹紧后的首片板簧的初始切线弧高H_gC1和各片板簧的预夹紧应力σ_i满足设计要求，i＝1,2,…,n。根据板簧片数，各片板簧的结构参数，弹性模量，根部垫片和端部垫片的厚度，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，对等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的自由切线弧高进行设计。

为解决上述技术问题，本发明所提供的端部非等构少片变截面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：