[发明专利]双加强端部非等构式变截面板簧自由切线弧高的设计方法

摘要

本发明涉及双加强端部非等构式变截面板簧自由切线弧高的设计方法，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，弹性模量，根部和端部垫片的厚度，装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧的预夹紧应力的设计要求值，对双加强端部非等构式抛物线型变截面板簧的各片自由切线弧高进行设计。通过样机试验可知，本发明所提供的双加强端部非等构式变截面板簧自由切线弧高的设计方法是准确的，可得到准确可靠的各片板簧自由切线弧高的设计值。利用该方法可确保首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力满足设计要求，提高产品的设计水平和可靠性及车辆行驶安全性；同时，降低设计及试验费用，加快开发速度。

主权项

1.双加强端部非等构式变截面板簧自由切线弧高的设计方法，其中，各片板簧的一半作用长度是由根部平直段、根部斜线段、抛物线段、端部斜线段和端部平直段五段所构成，根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，各片板簧的根部平直段的厚度相等，根部斜线段和端部斜线段分别对板簧根部和端部起加强作用，各片板簧的端部平直段非等构，首片板簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片板簧的端部平直段的厚度和长度，即双加强端部非等构式少片抛物线型变截面板簧；各片板簧的自由切线弧高决定着装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧的预夹紧应力；根据板簧片数，各片板簧的结构参数，弹性模量，根部和端部垫片的厚度，及装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧的预夹紧应力的设计要求值，对双加强端部非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的自由切线弧高进行设计，其特征在于采用以下具体设计步骤：(1)双加强端部非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度Ki的计算：A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-Fi的计算根据板簧片数n，板簧的宽度b，弹性模量E，端部斜线段的水平长度Δl1，根部斜线段的水平长度Δl2；根部斜线段的根部到板簧端点的水平距离l2；抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2p；各片板簧的根部平直段的厚度h2，抛物线段的根部厚度h2ip，抛物线段的端部厚度h1ip，根部平直段的厚度h1i；各片板簧的根部斜线段的厚度比γ＝h2ip/h2，抛物线段的厚度比βi＝h1ip/h2ip，端部斜线段的厚度比μi＝h1i/h1ip；各片板簧的抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l1ip，端部平直段的长度l1i，对双加强端部非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-Fi进行计算，i＝1,2,…,n，即 G x - F i = 4 l 1 i 3 Ebγ 3 β i 3 μ i 3 - 8 l 2 p 3 / 2 ( l 1 i p 3 / 2 - l 2 p 3 / 2 ) Ebγ 3 + 6 Δl 2 ( 2 l 2 l 2 p γ 3 - 4 l 2 l 2 p γ 2 ln γ ) Ebγ 2 β i 3 ( γ - 1 ) 3 + 6 Δl 2 ( 4 l 2 p 2 γ - l 2 p 2 + 3 l 2 2 γ 2 - 4 l 2 2 γ 3 + l 2 2 γ 4 - 3 l 2 p 2 γ 2 - 2 l 2 l 2 p γ + 2 l 2 2 γ 2 ln γ + 2 l 2 p 2 γ 2 ln γ ) Ebγ 2 β i 3 ( γ - 1 ) 3 + 6 Δl 1 ( 4 l 1 i 2 μ - l 1 i 2 - 3 l 1 i 2 μ i 2 + 3 l 1 i p 2 μ i 2 - 4 l 1 i p 2 μ i 3 + l 1 i p 2 μ i 4 + 2 l 1 i 2 μ i 2 lnμ i + 2 l 1 i p 2 μ i 2 lnμ i ) Ebγ 3 β i 3 μ i 2 ( μ i - 1 ) 3 + 6 Δl 1 ( 2 l 1 i l 1 i p μ i 3 - 4 l 1 i l 1 i p μ i 2 lnμ i - 2 l 1 i l 1 i p μ i ) Ebγ 3 β i 3 μ i 2 ( μ i - 1 ) 3 ; ]]>B步骤：各片板簧的夹紧刚度Ki的计算根据板簧片数n，各片板簧的根部平直段的厚度h2，步骤(1)中计算得到的Gx-Fi，对双加强端部非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧刚度Ki进行计算，i＝1,2,…,n，即 K i = 2 h 2 3 G x - F i , i = 1 , 2 , ... , n ; ]]>(2)双加强端部非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧预夹紧端点力Fi的计算：根据板簧片数n，板簧的宽度b，根部斜线段的根部到板簧端点的水平距离l2；各片板簧的根部平直段的厚度h2，及各片板簧的预夹紧应力的设计要求值σi，对双加强端部非等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧端点力Fi进行计算，i＝1,2,…,n，即 F i = σ i bh 2 2 6 l 2 , i = 1 , 2 , ... , n ; ]]>(3)双加强端部非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧初始切线弧高HgCi的确定：根据板簧片数n，根部垫片厚度δc，端部垫片厚度δe，首片板簧的初始切线弧高的设计要求值HgC1，各片板簧的根部平直段的厚度h2，前n-1片板簧的端部平直段厚度h1i，对双加强端部非等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的初始切线弧高HgCi进行确定，i＝1,2,…,n，即 H g C i = H g C 1 i = 1 H g C 1 + ( h 2 + δ c ) - ( h 1 i - 1 + δ e ) i = 2 , 3 ... , n ; ]]>(4)双加强端部非等构式抛物线变截面板簧的各片板簧自由切线弧高Hgi0的设计：根据板簧片数n，步骤(1)中计算得到的Ki，步骤(2)中计算得到的Fi，步骤(3)中所确定的HgCi，对双加强端部非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的自由切线弧高Hgi0进行设计，i＝1,2,…,n，即 H g i 0 = 2 F i K + H g C i , i = 1 , 2 , ... , n . ]]>