[发明专利]两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧切线弧高的设计方法

摘要

本发明涉及两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧切线弧高的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片板簧的结构参数，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，各次接触载荷，各级夹紧刚度，额定载荷及剩余切线弧高设计要求值，对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧切线弧高进行设计。通过样机加载挠度试验可知，本发明所提供的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧切线弧高的设计方法是正确的，为初始切线弧高设计提高了可靠的技术方法。利用该方法可得到可靠的初始切线弧高设计值，提高板簧设计水平和性能，确保满足板簧接触载荷、应力强度、渐变刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性设计要求；同时，还可降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

主权项

两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧切线弧高的设计方法，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；将原一级渐变刚度板簧的主簧拆分设计为两级主簧，通过两级主簧和副簧的初始切线弧高及两级渐变间隙，提高半载情况下的车辆行驶平顺性；同时，为了确保满足第一级主簧应力强度设计要求，第二级主簧和副簧适当提前承担载荷，悬架在渐变载荷下的偏频不相等，即两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧；根据各片板簧的结构参数，弹性模量，骑马螺栓夹紧距，各次接触载荷，各级夹紧刚度，额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值，对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧切线弧高进行设计，具体设计步骤如下：(1)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的两级渐变夹紧刚度KkwP1和KkwP2计算：A步骤：第一级渐变复合夹紧刚度KkwP1的计算根据第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2；第一级主簧夹紧刚度KM1，第一级主簧和第二级主簧的复合夹紧刚度KM2，对载荷P在[Pk1,Pk2]范围时的第一级渐变复合夹紧刚度KkwP1进行计算，即KkwP1=PPk1KM1+P-Pk1Pk2-Pk1(KM2-Pk2Pk1KM1),P∈[Pk1,Pk2];]]>B步骤：第二级渐变复合夹紧刚度KkwP2的计算根据第2次开始接触载荷Pk2，第2次完全接触载荷Pw2，第一级主簧和第二级主簧的复合夹紧刚度KM2，主副簧的总复合夹紧刚度KMA，对载荷P在[Pk2,Pw2]范围时的第二级渐变复合夹紧刚度KkwP2进行计算，即KkwP2=PPk2KM2+P-Pk2Pw2-Pk2(KMA-Pw2Pk2KM2),P∈[Pk2,Pw2];]]>(2)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第一级主簧初始切线弧高HgM10的设计：根据第一级主簧夹紧刚度KM1，主副簧的总复合夹紧刚度KMA；第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，第2次完全接触载荷Pw2，额定载荷PN，在额定载荷PN下的剩余切线弧高HgMsy，步骤(1)中计算得到的KkwP1和KkwP2，对第一级主簧初始切线弧高HgM10进行设计，即HgM10=Pk1KM1+∫Pk1Pk2dPKkwP1+∫Pk2Pw2dPKkwP2+PN-Pw2KMA+HgMsy;]]>(3)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的第二级主簧初始切线弧高HgM20的设计：i步骤：第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM10计算根据第一级主簧片数n1，第一级主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n1；第一级主簧首片的一半夹紧长度L11，步骤(2)中设计得到的HgM10，对第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM10b进行计算，即RM10b=L112+HgM1022HgM10+Σi=1n1hi;]]>ii步骤：第二级主簧首片上表面初始曲率半径RM20计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；第一级主簧片数n1，第一级主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n1；第一级主簧首片的一半夹紧长度L11，第1次开始接触载荷Pk1，及i步骤中计算得到的RM10b，对第二级主簧首片上表面初始曲率半径RM20a进行计算，即RM20a=RM10bEbhM1e3EbhM1e3-6RM10bPk1L11;]]>式中，hM1e为第一级主簧的根部重叠部分等效厚度，iii步骤：第二级主簧初始切线弧高HgM20的设计根据第二级副簧首片的一半夹紧长度L21，ii步骤值计算得到的RM20a，对第二级主簧初始切线弧高HgM20进行设计，即HgM20=RM20a-RM20a2-L212;]]>(4)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的副簧初始切线弧高HgA0的设计：a步骤：第二级主簧末片下表面初始曲率半径RM20b计算根据第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j，j＝1,2,…,n2，步骤(3)的ii步骤中计算得到的RM20a，对第二级主簧末片下表面初始曲率半径RM20b进行计算，即RM20b=RM20a+Σj=1n2h2j;]]>b步骤：副簧首片上表面初始曲率半径RA0a的计算根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；第一级主簧片数n1，第一级主簧各片的厚度h1i，i＝1,2,…,n1；第二级主簧片数n2，第二级主簧各片的厚度h2j，j＝1,2,…,n2；第一级主簧首片的一半夹紧长度L11，第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，及a步骤中计算得到的RM20b，对副簧首片上表面初始曲率半径RA0a进行计算，即RA0a=RM20bEbhM2e3EbhM2e3-6RM20b(Pk2-Pk1)L11;]]>式中，hM2e为第一级主簧和第二级主簧的根部重叠部分等效厚度，c步骤：副簧初始切线弧高HgA0的设计根据副簧首片的一半夹紧长度LA1，b步骤值计算得到的RA0a，对副簧初始切线弧高HgA0进行设计，即HgA0=RA0a-RA0a2-LA12.]]>