[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

说明书

本发明涉及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，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据主簧的宽度，弹性模量，许用应力，首片主簧的一半加紧长度，主簧加紧刚度，主副簧复合加紧刚度，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。通过样机加载挠度及刚度试验可知，本发明所提供的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是正确的，可得到准确可靠的各片主簧的厚度和长度计算值，确保主簧满足加紧刚度和应力强度设计要求。利用该方法可提高产品的设计水平、质量、性能及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计和试验费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是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。

背景技术

为了满足在不同载荷下的车辆行驶平顺性的设计要求，可采用一级渐变刚度板簧，其中，主簧不仅满足夹紧刚度的设计要求，同时还应该满足应力强度的设计要求，其中，主簧夹紧刚度影响主副簧复合夹紧刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性和行驶安全性；主簧应力强度影响板簧可靠性和使用寿命。主簧的夹紧刚度和应力强度是由主簧的片数、厚度和长度所决定的。然而，由于主簧各片的厚度和长度设计非常复杂，不仅与额定载荷和许用应力有关，还与接触载荷和副簧结构有关，同时，还受主簧夹紧刚度和根部最大应力计算等关键问题的制约，而且还与接触载荷和副簧有关，因此，据所查资料可知，先前一直未能给出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，不能满足车辆行业快速发展及对悬架弹簧所提出的更高要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对一级渐变刚度板簧悬架提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的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，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性及一级渐变刚度板簧的设计要求，提高一级渐变刚度板簧的设计水平、产品质量和性能，提高车辆行驶平顺性和安全性的设计要求；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、可靠的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，设计流程如图1所示。一级渐变刚度板簧的一半对称结构如图2所示，是由主簧1和副簧2所组成的，一级渐变刚度板簧的一半跨度，即为首片主簧的一半作用长度为L1t，骑马螺栓夹紧距的一半为L0，钢板弹簧的宽度为b，弹性模量为E。主簧1的片数为n，各片主簧的厚度为hi，一半夹紧长度Li＝L-L0/2，i＝1,2,…n。副簧2的片数为m，各片副簧的厚度为hAj，一半夹紧长度LAj＝LA-L0/2，j＝1,2,…m。通过主簧和副簧初始切线弧高，确保副簧首片端部上表面与主簧末片端部下表面之间设置有一定的主副簧间隙δMA，以满足渐变刚度钢板弹簧开始接触载荷和完全接触载荷、主簧应力强度和悬架渐变刚度的设计要求。一级渐变刚度板簧的空载载荷P0，开始接触载荷为Pk，完全接触载荷为Pw；为了满足主簧应力强度的要求，悬架开始接触载荷偏频f0k与完全接触载荷偏频f0w不相等，即设计为一级渐变刚度板簧。渐变刚度板簧的主簧不仅满足夹紧刚度的设计要求，同时还应该满足应力强度的设计要求，其中，主簧夹紧刚度影响主副簧复合夹紧刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性和行驶安全性；主簧应力强度影响板簧可靠性和使用寿命。根据主簧的宽度，弹性模量，许用应力，首片主簧的一半夹紧长度，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。