[发明专利]非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的偏频特性的仿真计算法

摘要

本发明涉及非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的偏频特性的仿真计算法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主簧加紧刚度，主副簧簧复合加紧刚度，主簧和副簧的初始切线弧高设计值，空载载荷和额定载荷，对非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的偏频特性进行仿真计算。通过样机的车辆行驶平顺性试验可知，表明本发明所提供的非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的偏频特性的仿真计算法是正确的，为非等偏频一级渐变刚度板簧悬架偏频特性仿真提供了可靠的技术方法。利用该方法可提高悬架的设计水平和性能及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

主权项

非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的偏频特性的仿真计算法，其中，各片板簧为以中心穿装孔对称的结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；通过主簧和副簧的初始切线弧高及渐变间隙，确保满足悬架偏频特性和主簧应力强度设计要求，即非等偏频型一级渐变刚度板簧悬架；根据主簧和副簧的结构参数、弹性模量、主簧夹紧刚度，主副簧复合夹紧刚度，主簧和副簧的初始切线弧高，空载载荷和额定载荷，在接触载荷和渐变夹紧刚度仿真计算的基础上，对非等偏频一级渐变刚度板簧悬架在不同载荷下的偏频特性进行仿真计算，具体仿真计算步骤如下：(1)非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的开始接触载荷Pk的仿真计算：A步骤：末片主簧下表面初始曲率半径RM0b的确定根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；首片主簧的一半夹紧长度L1，主簧初始切线弧高HgM0，确定末片主簧下表面初始曲率半径RM0b，即RM0b=L12+HgM022HgM0+Σi=1nhi;]]>B步骤：首片副簧上表面初始曲率半径RA0的确定根据首片副簧的一半夹紧长度LA1，副簧初始切线弧高HgA0，确定首片副簧上表面初始曲率半径RA0a，即RA0a=LA12+HgA022HgA0;]]>C步骤：开始接触载荷Pk的仿真计算根据非等偏频一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；首片主簧的一半夹长度L1；A步骤中所确定的RM0b，B步骤中所确定的RA0a，对开始接触载荷Pk进行仿真计算，即Pk=EbhMe3(RA0a-RM0b)6L1RM0bRA0a;]]>式中，hMe为主簧根部重叠部分的等效厚度，(2)非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的完全接触载荷Pw的仿真计算：a步骤：完全接触时的主簧切线弧高表达式HgMw的建立根据主簧初始切线弧高HgM0，主簧夹紧刚度KM，主副簧复合夹紧刚度KMA，步骤(1)中仿真计算得到的Pk，以完全接触载荷Pw为参变量，建立完全接触时的主簧切线弧高表达式HgMw，即HgMw=HgM0-PkKM-1AlnAPw+BAPK+B;]]>式中，A、B和C为所定义的渐变挠度计算的中间参数，其中，B＝‑CPk，b步骤：主副簧完全接触时的末片主簧下表面曲率半径RMwb表达式的建立根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；首片主簧的一半夹紧长度L1，a步骤中所建立的HgMw，以完全接触载荷Pw为参变量，建立完全接触时的末片主簧下表面曲率半径表达式RMwb，即RMwb=L12+HgMw22HgMw+Σi=1nhi,]]>c步骤：完全接触载荷Pw的仿真计算根据非等偏频一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的一半夹紧长度L1，步骤(1)的A步骤中所确定的RM0b，C步骤中所得到的hMe和Pk，及步骤(2)的b步骤中所建立的RMwb，对完全接触载荷Pw进行仿真计算，即6(Pw-Pk)RM0bRMwbL1=EbhMe3(RMwb-RM0b);]]>求解上述数学模型，便可得到非等偏频一级渐变板簧的完全接触载荷Pw；(3)非等偏频一级渐变刚度板簧悬架的渐变刚度KkwP的仿真计算：根据主簧夹紧刚度KM，主副簧复合夹紧刚度KMA，步骤(1)中仿真计算得到的Pk，步骤(2)中仿真计算得到的Pw，对在载荷P∈[Pk,Pw]范围时的非等偏频一级渐变刚度板簧的渐变刚度KkwP进行仿真计算，即KKwP=PPkKM+P-PkPw-Pk(KMA-PwPkKM),P∈[Pk,Pw];]]>(4)非等偏频一级渐变刚度板簧悬架不同载荷下的偏频特性的仿真计算：根据主簧夹紧刚度KM，主副簧夹紧复合刚度KMA，空载载荷P0，额定载荷PN，步骤(1)中仿真计算得到的Pk，步骤(2)中仿真计算得到的Pw，及步骤(3)中仿真计算得到的KkwP，对一级渐变刚度板簧悬架系统在不同载荷P下的偏频特性进行仿真计算，即f0=12πgKMP,P0≤P<Pk12πgKkwPP,Pk≤P≤Pw12πgKMAP,Pw<P≤PN;]]>式中，g为重力加速度，g＝9.8m/s2。