[发明专利]基于刚度和应力的一级渐变刚度板簧各片主簧的设计方法

权利要求书

1.基于刚度和应力的一级渐变刚度板簧各片主簧的设计方法，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；通过主簧和副簧的初始切线弧高及渐变间隙，确保满足板簧渐变刚度、悬架偏频特性和主簧应力强度的设计要求，即非等偏频型一级渐变刚度板簧；根据主簧的宽度，首片主簧的一半夹紧长度，弹性模量，许用应力，主簧夹紧刚度，主副簧复合夹紧刚度，开始接触载荷和额定载荷，对一级渐变刚度板簧的各片主簧的厚度和长度进行设计，其特征在于采用以下具体设计步骤：

(1)基于主簧夹紧刚度KM的主簧根部重叠部分等效厚度HMe的设计：

根据一级渐变刚度板簧的宽度b，骑马螺栓夹紧距的一半L0，弹性模量E；首片主簧的一半夹紧长度L1，主簧夹紧刚度设计要求值KM；预取主簧片数n，取末片主簧的一半夹紧长度Ln＝L1-2(n-1)L0，则末片主簧的端点与首片主簧端点之间的距离ΔLn＝L1-Lnf＝2(n-1)L0，取主簧的等效单片等应力板簧的抛物线段厚度比βM，其中，βM＝0.7～0.8，对主簧根部重叠部分等效厚度HMe进行设计，即

H M e = K M 2 [ L 1 3 + ΔL n 3 ( 1 - β M 3 ) ] E b 3 ; ]]>

(2)基于主副簧夹紧复合刚度KMA的主副簧根部重叠部分等效厚度HMAe的确定：

根据一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E，骑马螺栓夹紧距的一半L0；首片主簧的一半夹紧长度L1，主副簧复合夹紧刚度设计值KMA；预取主副簧的总片数N，末片副簧的一半夹紧长度LN＝3L0-L0/2，末片副簧的端点与首片主簧端点之间的距离ΔLN＝L1-LN；取主副簧的等效单片等应力板簧的抛物线段厚度比βMA，其中，βMA＝0.4～0.5，对主副簧根部重叠部分等效厚度HMAe进行确定，即

H M A e = K M A 2 [ L 1 3 + ΔL N 3 ( 1 - β M A 3 ) ] E b 3 ; ]]>

(3)基于应力的主簧的最大板簧许用厚度hmax和最少主簧片数nmin的确定：

I步骤：主簧的最大板簧许用厚度hmax的确定

根据一级渐变刚度板簧的宽度b，许用应力[σ]；首片主簧的一半夹紧长度L1，开始接触载荷Pk，额定载荷PN，步骤(1)中设计所得到的HMe，步骤(2)中所确定的HMAe，对各片主簧的最大板簧许用厚度hmax进行确定，即

h m a x = H M e 3 H M A e 3 b [ σ ] 3 L 1 [ H M A e 3 P k + H M e 3 ( P N - P k ) ] ; ]]>

II步骤：主簧最少片数nmin的确定

根据步骤(1)中设计得到的HMe，I步骤中所确定的hmax，对主簧最少片数nmin进行确定，即

n m i n = H M e 3 h m a x 3 ; ]]>

(4)基于刚度的一级渐变刚度板簧的主簧片数n和各片厚度hi的设计：

根据步骤(1)中设计得到的HMe，步骤(3)中所确定的nmin，对nmin向上圆整取主簧片数n，并对各片等厚度主簧的厚度hi进行设计，即

h i = H M e n 3 , i = 1 , 2 , ... , n ; ]]>

将hi的值圆整到板簧标准系列厚度，即得到各片主簧的实际厚度设计值hi，i＝1,2,...,n；

(5)基于应力的一级渐变刚度板簧的各片主簧的一半作用长度Lit设计：

A步骤：主簧各不同片数重叠段的等效厚度hke计算

根据步骤(4)中设计得到主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,...,n，对一级渐变刚度板簧的主簧的各不同片数k重叠段的等效厚度hke计算，即

h k e = Σ i = 1 k h i 3 3 , k = 1 , 2 , ... , n ; ]]>

B步骤：首片主簧之外的其他各片主簧的最小一半作用长度的设计

根据渐变刚度板簧的宽度b，许用应力[σ]；首片主簧的一半作用长度L1t,步骤(4)中设计得到的主簧片数n，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,...,n，开始接触载荷Pk，额定载荷PN，及A步骤中计算得到的hke，k＝1,2,...,n-1，对首片之外的其他各片主簧的最小一半作用长度Litmin进行设计，即

L i t min = L 1 t - [ σ ] bh i - 1 e 3 3 P N h 1 , i = 2 , 3 , ... , n ; ]]>

对Litmin向上圆整，便可得到得到其他各片主簧的一半作用长度的设计值Lit，i＝2,3,...,n。