[发明专利]端部非等构的少片抛物线型等应力钢板弹簧的设计方法

摘要

本发明涉及端部非等构的少片抛物线型等应力钢板弹簧的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据钢板弹簧的安装结构、刚度设计要求值、及抛物线段厚度比初选值，首先确定出等效单片的根部厚度he，并根据许用应力，确定出少片变截面钢板弹簧的根部最大许用厚度[h2]；然后，根据he和[h2]，对少片变截面钢板弹簧的片数N、根部厚度h2、端部平直段的厚度h1i和长度l1i进行设计。通过ANSYS仿真验证可知，利用方法可得到准确、可靠的端部非等构的少片抛物线型变截面钢板弹簧的参数设计值，可提高产品设计水平和性能，降低簧下质量及成本，提高车辆行驶平顺性；同时，还降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

主权项

1.端部非等构的少片抛物线型等应力钢板弹簧的设计方法，其中，少片变截面钢板弹簧是由根部平直段、抛物线段、端部平直段三段所构成，且各片端部平直段为非等构，即第1片端部平直段的厚度和长度，大于其他各片的厚度和长度，其具体设计步骤如下：(1)少片抛物线型变截面钢板弹簧的等效单片根部厚度he的计算：首先，选取等效单片抛物线型变截面钢板弹簧的抛物线段厚度比β＝0.55；然后，根据少片抛物线型变截面钢板弹簧的一半刚度设计要求值KM，一半长度L，宽度b，安装间距的一半l3，抛物线根部到弹簧端点的距离l2＝L‑l3，弹性模量E，对满足刚度要求的少片抛物线型变截面钢板弹簧的等效单片根部厚度进行计算，即其中，(2)少片抛物线型变截面钢板弹簧的片数N及各片根部厚度h2的设计：A步骤：确定各片弹簧根部厚度的最大许用厚度[h2]：根据少片抛物线型变截面钢板弹簧的一半长度L，宽度b，所受的一半载荷P，安全许用应力[σ]，及步骤(1)中计算得到的he，确定各片弹簧根部厚度的最大许用厚度[h2]，即B步骤：钢板弹簧片数N及各片根部厚度h2的设计：选取少片抛物线型变截面钢板弹簧的片数初始值N＝2，其中，N为2～5之间的整数；所设计的端部非等构少片抛物线型变截面钢板弹簧的根部厚度相等，即都等于h2；根据A步骤中确定的[h2]，及步骤(1)中计算得到的he，对端部非等构少片抛物线型变截面钢板弹簧的各片根部厚度h2进行设计，即若h2≤[h2]，则h2即为端部非等构少片抛物线型变截面钢板弹簧的各片根部厚度设计值；所对应的片数N，即为端部非等构的少片抛物线型变截面钢板弹簧的片数设计值；若h2＞[h2]，则取钢板弹簧的片数N＝N+1，返回继续执行B步骤，对增加1片情况下的根部厚度h2进行设计，直到当h2≤[h2]时，少片抛物线型变截面钢板弹簧的片数及各片根部厚度设计完毕；(3)端部非等构的少片抛物线型变截面钢板弹簧的各片端部平直段厚度及长度的设计：I步骤：根据步骤(2)中设计得到的h2，确定第1片弹簧的抛物线段的厚度比β1，即根据抛物线根部到弹簧端点的距离l2，步骤(2)中设计得到的h2，及所确定的第1片弹簧的β1，确定第1片弹簧的端部平直段厚度h11和长度l11，分别为h11＝β1h2，II步骤：根据步骤(1)中确定的β和he，步骤(2)中设计得到的钢板弹簧片数N和各片弹簧根部厚度h2，及I步骤中确定的β1，确定第2片,第3片,…,第N片弹簧的抛物线段的厚度比值，即根据所确定的抛物线根部到弹簧端点的距离l₂，及步骤(2)中设计得到的h₂，确定第2片,第3片,…,第N片弹簧端部平直段的厚度和长度，分别为(4)端部非等构的少片抛物线型变截面钢板弹簧的各片不同位置厚度hi(x)的设计：根据少片抛物线型变截面钢板弹簧的一半长度L，抛物线根部到弹簧端点的距离l2，步骤(3)中确定的各片弹簧的端部厚度和平直段长度，及步骤(2)中设计得到的各片弹簧根部厚度h2，以钢板弹簧自由端为坐标原点，可得端部非等构少片抛物线型变截面钢板弹簧的各片不同位置x处的厚度hi(x)设计值，即其中，i＝1,2,…,N。