[发明专利]端部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法

摘要

本发明涉及端部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法，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，弹性模量，根部和端部垫片的厚度，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，对端部加强等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力进行仿真计算。通过样机试验可知，本发明所提供的端部加强等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法是准确的，为各片板簧的预夹紧应力的仿真计算提供了可靠的技术方法。利用该方法可确保装配夹紧后的各片板簧的预加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。

主权项

端部加强等构式少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法，其中，板簧的一半作用长度是由根部平直段、抛物线段、斜线段和端部平直段构成，根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，斜线段对板簧的端部起加强作用，各片板簧的结构相同，即端部加强等构式少片抛物线型变截面板簧；对于给定设计结构参数及自由切线弧高的各片板簧，装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力必须满足设计要求；根据板簧片数，弹性模量，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，根部和端部的垫片厚度，对端部加强等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力进行仿真计算，其特征在于采用以下具体仿真计算步骤：(1)端部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度K的计算A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数G_x‑E的计算根据板簧的宽度b，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l₂，斜线段的水平长度Δl，弹性模量E；各片板簧的根部平直段的厚度h₂，抛物线段的端部厚度h_1p，端部平直段的厚度h₁；各片板簧的抛物线段的厚度比β＝h_1p/h₂，斜线段的厚度比γ＝h₁/h_1p；斜线段的根部到板簧端点的水平距离l_1p，端部平直段的长度l₁，对端部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的夹紧端点变形系数G_x‑E进行计算，即$\begin{array}{c}{G}_{x-E}=\frac{4l_1^3}{{\mathrm{Eb\γ}}^3{\mathrm{\β}}^3}-\frac{8l_2^{3/2}(l_{1p}^{3/2}-l_2^{3/2})}{Eb}+\frac{6\mathrm{\Δ}l(4l_1^2\mathrm{\γ}-l_1^2-3l_1^2{\mathrm{\γ}}^2+3l_{1p}^2{\mathrm{\γ}}^2-4l_{1p}^2{\mathrm{\γ}}^3+l_{1p}^2{\mathrm{\γ}}^4)}{{\mathrm{Eb\γ}}^2{\mathrm{\β}}^3{(\mathrm{\γ}-1)}^3}+\\ \frac{6\mathrm{\Δ}l(-2l_1{l}_{1p}\mathrm{\γ}+2l_1^2{\mathrm{\γ}}^2\ln \mathrm{\γ}+2l_{1p}^2{\mathrm{\γ}}^2\ln \mathrm{\γ}+2l_1{l}_{1p}{\mathrm{\γ}}^3-4l_1{l}_{1p}{\mathrm{\γ}}^2\ln \mathrm{\γ})}{{\mathrm{Eb\γ}}^2{\mathrm{\β}}^3{(\mathrm{\γ}-1)}^3}\end{array};$B步骤：各片板簧的夹紧刚度K的计算根据各片板簧的根部平直段的厚度h₂，A步骤中计算得到的G_x‑E，对端部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧刚度K进行计算，即$K=\frac{2h_2^3}{G_{x-E}};$(2)端部加强等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧初始切线弧高H_gCi的确定：I步骤：首片板簧的初始切线弧高H_gC1的确定根据板簧片数n，根部垫片厚度δ_c，端部垫片厚度δ