[发明专利]高强度一级渐变刚度板簧最大限位挠度的设计方法

摘要

本发明涉及高强度一级渐变刚度板簧最大限位挠度的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据主簧加紧刚度、主副簧复合加紧刚度、主簧的厚度和片数，首片主簧的一半加紧长度，副簧的厚度和片数，开始接触载荷、完全接触载荷及最大许用应力，对高强度一级渐变刚度板簧的最大限位挠度进行设计。通过样机加载变形试验可知，本发明所提供的高强度一级渐变刚度板簧最大限位挠度设计方法是正确的，可得到准确可靠的最大限位挠度设计值，为高强度一级渐变刚度板簧设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法可提高产品设计水平、质量和性能，提高板簧使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低产品设计和试验测试费用，加快产品开发速度。

主权项

高强度一级渐变刚度板簧最大限位挠度的设计方法，其中，板簧采用高强度钢板，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，确保满足板簧接触载荷、渐变刚度及在渐变载荷下的悬架偏频保持不变的设计要求，即等偏频型一级渐变刚度板簧悬架；根据最大限位挠度设置一限位装置，在冲击载荷下对板簧起保护作用，防止板簧因受冲击而断裂，增加板簧可靠性和使用寿命；根据主簧夹紧刚度、主副簧复合夹紧刚度、各片主簧的结构参数、首片主簧的一半夹紧长度、开始接触载荷、完全接触载荷及许用应力，对高强度一级渐变刚度板簧最大限位挠度进行设计，具体设计步骤如下：(1)高强度一级渐变刚度板簧的渐变复合夹紧刚度KkwP的计算根据主簧夹紧刚度KM，开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw，对高强度一级渐变刚度板簧在载荷P∈[Pk,Pw]范围内的渐变复合夹紧刚度KkwP进行计算，即KkwP=PPkKM,P∈[Pk,Pw];]]>(2)主簧和主副簧的根部重叠部分等效厚度及主簧和副簧的最大板簧厚度的确定：I步骤：主簧及主副簧的根部重叠部分等效厚度hMe和hMAe的确定根据主簧片数n,各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；副簧片数m,各片副簧的厚度hAj，j＝1,2,…,m；对高强度一级渐变刚度板簧的主簧的根部重叠部分等效厚度hMe和主副簧的根部重叠部分等效厚度hMAe分别进行确定，即hMe=Σi=1nhi33,i=1,2,...,n;]]>hMAe=hMe3+Σj=1mhAj33,j=1,2,...,m;]]>II步骤：主簧和副簧的最大厚度板簧的厚度hmax和hAmax的确定根据主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1，2,...,n；副簧片数m，各片副簧的厚度hAj,j＝1，2,...,m，分别确定主簧和副簧的最大厚度板簧的厚度hmax和hAmax，即hmax＝max(hi)；hAmax＝max(hAj)；(3)高强度一级渐变刚度板簧的最大许用载荷Pmax的确定：A步骤：基于主簧应力的最大许用载荷PMmax的计算根据高强度一级渐变刚度板簧的宽度b，最大许用应力[σ]；首片主簧的一半夹紧长度L1，开始接触载荷Pk，步骤(2)的I步骤中计算得到的hMe和hMAe，II步骤中所确定的hmax，对基于主簧应力的最大许用载荷PMmax进行计算，即PMmax=hMAe3b[σ]3L1hmax-(hMAe3hMe3-1)Pk;]]>B步骤：基于副簧应力的最大许用载荷PAmax的计算根据高强度一级渐变刚度板簧的宽度b，最大许用应力[σ]；首片主簧的一半夹紧长度L1，开始接触载荷Pk，步骤(2)的I步骤中计算得到的hMAe，II步骤中所确定的hAmax，对基于副簧应力的最大许用载荷PAmax进行计算，即PAmax=bhMAe3[σ]3L1hAmax+Pk;]]>C步骤：高强度一级渐变刚度板簧的最大许用载荷PmaxX的确定根据A步骤计算得到的PMmax，B步骤计算得到的PAmax，确定高强度一级渐变刚度板簧的最大许用载荷PmaxX，即PmaxX＝min(PMmax,PAmax)；(4)高强度一级渐变刚度板簧的最大限位挠度fMmax的设计：根据主簧夹紧刚度KM1，主副簧的复合夹紧刚度KMA，开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw，步骤(3)的C步骤中所确定的PmaxX，步骤(1)中计算所得到的KkwP，对高强度一级渐变刚度板簧的最大限位挠度fMmax进行设计，即fMmax=PkKM+∫PkPwdPKkwP+PmaxX-PwKMA.]]>