[发明专利]非端部接触式少片抛物线型主副簧复合刚度的验算方法

摘要

本发明涉及非端部接触式少片抛物线型主副簧复合刚度的验算方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的各片主簧和各片副簧的结构参数及弹性模量，对非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的复合刚度进行精确验算。通过实例及ANSYS仿真验证可知，该发明所提供的非端部接触式少片变截面主副簧复合刚度的验算方法是正确的，为复合刚度验算提供了可靠的验算方法，利用该方法可得到准确可靠的非端部接触式少片变截面主副簧的复合刚度验算值，确保产品满足悬架对复合刚度的设计要求值，从而提高产品设计水平和性能及车辆行驶平顺性；同时，还可降低设计及试验测试费用，加快产品开发速度。

主权项

非端部接触式少片抛物线型主副簧复合刚度的验算方法，其中，少片抛物线型变截面主副簧的一半对称结构是由根部平直段、抛物线段和端部平直段构成，其中，各片主簧的端部平直段非等构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片主簧端部平直段的厚度和长度；副簧长度小于主簧长度，当载荷副簧起作用载荷时，副簧触点与主簧抛物线段内某点相接触，以满足少片抛物线型变截面主副簧的复合刚度设计要求；在各片主簧和副簧的结构参数及弹性模量给定情况下，对非端部接触式少片抛物线型主副簧的复合刚度进行验算，具体验算步骤如下：(1)端点受力情况下的各片抛物线型变截面主簧的端点变形系数G_x‑Di计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段的厚度比β_i，其中，i＝1,2,…,m，对端点受力情况下的各片抛物线型变截面主簧的端点变形系数G_x‑Di进行计算，即$G_{x-Di}=\frac{4\[l_{2M}^3(1-{\mathrm{\β}}_i^3)+L_M^3\]}{Eb},i=1,2,...,m;$(2)端点受力情况下的第m片主簧在抛物线段与副簧接触点处的变形系数G_x‑BC计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2M，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，主簧片数m，对端点受力情况下的第m片主簧在抛物线段与副簧接触点处的变形系数G_x‑BC进行计算，即$G_{x-BC}=\frac{2}{Eb}\[8l_{2M}^{3/2}{l}_0^{3/2}-(9l_{2M}^2+3L_M^2)l_0+2l_{2M}^3+2L_M^3\];$(3)主副簧接触点受力情况下的第m片主簧的端点变形系数G_x‑Dpm计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2M，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，对主副簧接触点受力情况下的第m片主簧的端点变形系数G_x‑Dpm进行计算，即$G_{x-D_{p}m}=\frac{4}{bE}(l_{2M}^3-6l_0{l}_{2M}^2+4l_{2M}^{3/2}{l}_0^{3/2}+L_M^3);$(4)主副簧接触点受力情况下的第m片主簧在抛物线段与副簧接触点处的变形系数G_x‑BCp计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2M，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，对主副簧接触点处受力情况下的第m片主簧在抛物线段与副簧接触点的变形系数G_x‑BCp进行计算，即$G_{x-{\mathrm{BC}}_p}=\frac{4}{Eb}\[(L_M-l_{2M})(L_M^2-3L_M{l}_0+L_M{l}_{2M}+3l_0^2-3l_0{l}_{2M}+l_{2M}^2)-(6l_{2M}{l}_0^2-2l_{2M}^3-16l_0^{3/2}{l}_{2M}^{1/2}+12l_0{l}_{2M}^3)\];$(5)端点受力情况下的n片叠加副簧的总端点变形系数G_x‑DAT计算：根据少片抛物线型变截面副簧的一半长度L_A，宽度b，弹性模量E，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l_2A，每片副簧的根部厚度h_2A，副簧片数n，各片副簧的端部平直段的厚度h_1Aj，抛物线段的厚度比β_Aj，其中，j＝1,2,…,n，对在端点受力情况下的n片叠加副簧的总端点变形系数G_x‑DAT进行计算，即$G_{x-DAT}=\frac{1}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{1}{G_{x-DAj}}};$其中，G_x‑DAj为在端点受力情况下，各片副簧的端点变形系数$G_{x-DAj}=\frac{4\[l_{2A}^3(1-{\mathrm{\β}}_{Aj}^3)+L_A^3\]}{Eb},j=1,2,...,n;$当副簧片数n＝1时，n片叠加副簧的总端点变形系数G_x‑DAT，等于该片副簧的端点变形系数G_x‑DA1，即$G_{x-DAT}=G_{x-DA1}=\frac{4\[l_{2A}^3(1-{\mathrm{\β}}_{A1}^3)+L_A^3\]}{Eb}$(6)非端部接触式少片抛物线型主副簧的复合刚度K_MAT验算：根据主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h_2M；副簧片数n，各片副簧的根部平直段的厚度h_2A，步骤(1)中计算得到的G_x‑Di，步骤(2)中计算得到的G_x‑BC，步骤(3)中计算得到的G_x‑Dpm，步骤(4)中计算得到的G_x‑BCp，及步骤(5)中计算得到的G_x‑DAT，可对非端部接触式少片抛物线型主副簧的复合刚度K_MAT进行验算，即$K_{MAT}=\underset{i=1}{\overset{m-1}{\Σ}}\frac{2h_{2M}^3}{G_{x-Di}}+\frac{2h_{2M}^3(G_{x-DAT}{h}_{2M}^3+G_{x-{\mathrm{BC}}_p}{h}_{2A}^3)}{G_{x-Dm}(G_{x-DAT}{h}_{2M}^3+G_{x-{\mathrm{BC}}_p}{h}_{2A}^3)-G_{x-D_{p}m}{G}_{x-BC}{h}_{2A}^3}.$