[发明专利]等构式少片斜线型变截面板簧自由切线弧高的设计方法

说明书

本发明涉及等构式少片斜线型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及结构参数，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，对等构式少片斜线型变截面板簧的各片板簧自由切线弧高进行设计。通过样机试验可知，本发明所提供的等构式少片斜线型变截面板簧自由切线弧高的设计方法是准确的，可得到准确可靠的各片板簧自由切线弧高的设计值。利用该方法可确保装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧的预夹紧应力满足设计要求，提高产品设计水平和可靠性及车辆行驶安全性；同时，还可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少片变截面板簧，特别是等构式少片斜线型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的快速发展，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。由于斜线型变截面板簧与抛物线型变截面板簧相比，其加工工艺和所需要设备简单，因此，等构式少片斜线型变截面板簧在车辆悬架系统中得到了广泛应用。通常为了提高板簧可靠性和使用寿命的设计要求，通过各片板簧的各自不同自由切线弧高，在装配夹紧之后，使首片板簧或前几片板簧产生一定的预夹紧压应力；同时，确保首片板簧的初始切线弧高满足设计要求。其中，各片板簧的预夹紧应力的匹配设计是各片板簧自由切线弧高设计的前提，因此，必须首先根据板簧片数，结构参数，额定载荷，根部最大应力及许用应力，对各片斜线型变截面板簧的预夹紧应力进行匹配设计。然而，据所查资料可知，由于受各片板簧之间预夹紧应力差计算的制约，先前一直未曾给出等构式少片斜线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法。因此，必须建立一种准确、可靠的等构式少片斜线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法，为各片斜线型变截面板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、车辆行驶平顺性和安全性及对少片斜线型变截面板簧的设计要求，确保配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高和各片板簧的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，降低产品设计及试验费用，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、可靠的等构式少片斜线型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。等构式少片斜线型变截面板簧为以中心穿装孔对称的结构，其一半对称夹紧结构示意图如图2所示，其中包括，板簧1，根部垫片2，端部垫片3。板簧1的片数为n，其中，2≤n≤5；各片板簧的宽度为b，弹性模量为E，一半作用长度为L_T是由根部平直段、斜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，各片板簧的结构相同，即等构式少片斜线型变截面板簧。各片板簧的根部平直段的一半长度为L₀，根部平直段的厚度为h₂，端部平直段的厚度h₁，斜线段的厚度比为β＝h₁/h₂，端部平直段的长度为l₁＝(L_T-L₀)β²。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，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。各片板簧的自由切线弧高为H_gi0，装配夹紧之后的首片板簧的初始切线弧高为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，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的预夹紧应力的设计要求值，对等构式少片斜线型变截面板簧装配之前的各片板簧的自由切线弧高进行设计，确保装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高和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，本发明所提供的等构式少片斜线型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：