[发明专利]根部非等厚少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法

摘要

本发明涉及根部非等厚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，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，弹性模量，根部垫片和端部垫片的厚度，对根部非等厚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，本发明所提供的根部非等厚少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法是正确的，为根部非等厚少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的仿真计算提供了可靠的技术方法。利用该方法可确保各片板簧的预夹紧应力满足设计要求，提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低产品的设计及试验费用，加快产品开发速度。

主权项

根部非等厚少片变截面板簧预夹紧应力的仿真计算法，其中，板簧的一半跨度是根部平直段、抛物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，各片板簧根部平直段的厚度不相等，首片板簧的根部平直段的厚度大于其他各片板簧的厚度，即根部非等厚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，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，弹性模量，根部垫片和端部垫片的厚度，对根部非等厚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)根部非等厚少片抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度K_i的计算：A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数G_x‑Di的计算根据板簧片数n，板簧的宽度b，一半跨度L_T，根部平直段的一半长度L₀，弹性模量E；各片板簧的根部平直段的厚度h_2i，端部平直段的厚度h_1i，抛物线段的厚度比β_i＝h_1i/h_2i，对根部非等厚少片抛物线型板簧的各片板簧的夹紧端点变形系数G_x‑Di进行计算，i＝1,2,…,n，即$G_{x-Di}=\frac{4{(L_T-L_0)}^3(2-{\mathrm{\β}}_i^3)}{Eb},i=1,2,...,n;$B步骤：各片板簧的夹紧刚度K_i的计算根据各片板簧的根部平直段的厚度h_2i，A步骤中计算得到的G_x‑Di，对根部非等厚少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧刚度K_i进行计算，i＝1,2,…,n，即$K_i=\frac{2h_{2i}^3}{G_{x-Di}},i=1,2,...,n;$(2)根部非等厚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_e，各片板簧的自由切线弧高的设计值H_gi0，前n‑1片板簧的根部平直段的厚度h_2i，前n‑1片板簧的端部平直段的厚度h_1i，步骤(1)中计算得到的K_i，i＝1,2,…,n，对根部非等厚少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高H_gC1进行确定，即$H_{gC1}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{K}_i{H}_{gi0}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{K}_i}-\frac{\underset{i=2}{\overset{n}{\Σ}}{K}_{i-1}\[(h_{2i-1}+{\mathrm{\δ}}_c)-(h_{1i-1}+{\mathrm{\δ}}_e)\]}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{K}_i};$II步骤：其他各片板簧初始切线弧高H_gCi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_e，前n‑1片板簧的根部平直段的厚度h_2i，前n‑1片板簧的端部平直段的厚度h_1i，I步骤中确定得到的H_gC1，对根部非等厚少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后除首片板簧之外的其他各片板簧的初始切线弧高H_gCi进行确定，i＝2,3,…,n，即H_gCi＝H_gC1+(h_2i‑1+δ_c)‑(h_1i‑1+δ_e)，i＝2,3,…,n；(3)根部非等厚少片抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧端点力F_i的确定：根据板簧片数n，各片板簧的自由切线弧高的设计值H_gi0，步骤(1)中计算得到的K_i；步骤(2)中确定得到的H_gCi，对根部非等厚少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的夹紧端点力F_i进行确定，i＝1,2,…,n，即

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