非端部接觸式少片斜線(xiàn)型副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及非端部接觸式少片斜線(xiàn)型副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法，屬于懸架鋼板彈簧技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明可根據(jù)非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量、副簧長(zhǎng)度、副簧斜線(xiàn)段的厚度比、及主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值KMAT，對(duì)非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面副簧的根部平直段厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)例及仿真驗(yàn)證可知，該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法是正確的，可得到準(zhǔn)確可靠的副簧根部厚度設(shè)計(jì)值，為副簧根部厚度提供了可靠的設(shè)計(jì)方法，利用該方法提高非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能及車(chē)輛行駛平順性；同時(shí)，還可降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
非端部接觸式少片斜線(xiàn)型副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及車(chē)輛懸架鋼板彈簧，特別是非端部接觸式少片斜線(xiàn)型副簧根部厚度的 設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于少片變截面鋼板彈簧，為了滿(mǎn)足變剛度的要求，通常將其設(shè)計(jì)為主副簧，并通 過(guò)主副簧間隙，確保在大于一定載荷之后，主副簧接觸而一起共同工作，滿(mǎn)足車(chē)輛懸架在不 同載荷情況下對(duì)鋼板彈簧剛度的設(shè)計(jì)要求。由于少片變截面主簧的第1片其受力復(fù)雜，不僅 承受垂向載荷，同時(shí)還承受扭轉(zhuǎn)載荷和縱向載荷，因此，實(shí)際所設(shè)計(jì)的第1片主簧的端部平 直段的厚度，通常比其他各片主簧的偏厚一些，即在實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，大都采用端部非等 構(gòu)的少片變截面鋼板彈簧。目前少片變截面鋼板彈簧主要有兩種類(lèi)型，一種是拋物線(xiàn)型，另 外一種是斜線(xiàn)型，其中，拋物線(xiàn)型的應(yīng)力為等應(yīng)力，其應(yīng)力載荷比斜線(xiàn)型的更加合理。然而， 由于斜線(xiàn)型變截面鋼板的加工工藝簡(jiǎn)單，只需要簡(jiǎn)單的設(shè)備便可加工，因此，在滿(mǎn)足剛度和 強(qiáng)度的條件下，可采用斜線(xiàn)型的變截面鋼板彈簧。對(duì)于少片斜線(xiàn)型變截面主副簧，為了滿(mǎn)足 不同復(fù)合剛度的設(shè)計(jì)要求，通常采用不同的副簧長(zhǎng)度，即副簧與主簧的接觸位置也不相同， 因此，根據(jù)主副簧的接觸位置可分為端部平直段接觸和在斜線(xiàn)段接觸的主副簧，即端部接 觸式和非端部接觸式，其中，在相同副簧根部厚度情況下，非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面 主副簧的復(fù)合剛度比端部接觸式的要小。在相同副簧長(zhǎng)度情況下，副簧根部平直段的厚度 決定著主副簧復(fù)合剛度的大小，對(duì)懸架系統(tǒng)性能及車(chē)輛行駛平順性具有重要影響。然而，由 于主簧的端部平直段非等構(gòu)，且主副簧的長(zhǎng)度不相等，當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷之后，副 簧觸點(diǎn)與主簧斜線(xiàn)段內(nèi)某地相接觸，主簧和副簧的變形和內(nèi)力均存有耦合，各片主簧和副 簧的端點(diǎn)力及變形的分析計(jì)算非常復(fù)雜，目前國(guó)內(nèi)外一直未給出精確的非端部接觸式少片 斜線(xiàn)型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度的設(shè)計(jì)方法。盡管先前曾有人給出了少片斜線(xiàn) 型變截面鋼板彈簧的設(shè)計(jì)方法，例如，彭莫，高軍曾在《汽車(chē)工程》，1992年(第14卷)第3期， 提出了變截面鋼板彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，該方法主要是針對(duì)端部等構(gòu)的少片斜線(xiàn)型變截面 鋼板彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)，其不足之處是不能滿(mǎn)足非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的副簧 根部平直段厚度的設(shè)計(jì)要求。目前大都是忽略主簧端部平直段的非等構(gòu)，且忽略主副簧的 不等長(zhǎng)，即將主副簧看作等長(zhǎng)，直接對(duì)副簧根部平直段厚度進(jìn)行近似設(shè)計(jì)，因此，難以得到 準(zhǔn)確可靠的副簧根部平直段厚度的設(shè)計(jì)值，不能滿(mǎn)足車(chē)輛懸架對(duì)非端部接觸式少片斜線(xiàn)型 變截面主副簧精確設(shè)計(jì)的要求。
[0003] 因此，必須建立一種精確、可靠的非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的副簧 根部平直段厚度的設(shè)計(jì)方法，滿(mǎn)足車(chē)輛行業(yè)快速發(fā)展及對(duì)懸架變截面鋼板彈簧精確設(shè)計(jì)的 要求，提高少片斜線(xiàn)型變截面鋼板彈簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能，確保主副簧的復(fù)合剛 度滿(mǎn)足車(chē)輛懸架設(shè)計(jì)要求，提高車(chē)輛行駛平順性；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi) 發(fā)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)便、 可靠的非端部接觸式少片斜線(xiàn)型副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)流程圖，如圖1所示。非 端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，其一半對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，包 括:主簧1，根部墊片2,副簧3,端部墊片4,主簧1和副簧3的各片斜線(xiàn)型變截面鋼板彈簧是由 根部平直段、斜線(xiàn)段、端部平直段三段構(gòu)成;主簧1的各片根部之間及副簧3的各片根部之間 設(shè)置有根部墊片2,主簧1的各片端部平直段之間設(shè)置有端部墊片4,端部墊片4的材料為碳 纖維復(fù)合材料，以防止工作時(shí)產(chǎn)生摩擦噪聲。其中，各片主簧的一半長(zhǎng)度為L(zhǎng)m，寬度為b，彈 性模量為E，安裝間距的一半1 3,斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離為12M=LM-13;主簧片數(shù)為 m，各片主簧的根部平直段的厚度為h2M;各片主簧的端部平直段非等構(gòu)，即第1片主簧的端部 平直段的厚度和長(zhǎng)度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度，各片主簧的端部平 直段的厚度為hu，各片主簧的端部平直段的長(zhǎng)度lu，各片主簧的斜線(xiàn)段的厚度比為隊(duì)= hli/h2M，i = l，2，…，m。各片副簧為等構(gòu)結(jié)構(gòu)，寬度為b，一半長(zhǎng)度為L(zhǎng)A，彈性模量為E，安裝間 距的一半13,副簧斜線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離1 2A=La-13;副簧片數(shù)為n，各片副簧的斜 線(xiàn)段的厚度比為以，根部平直段的厚度h 2A為待設(shè)計(jì)參數(shù)，端部平直段的厚度hA1，端部平直段 的長(zhǎng)度為1m。副簧的一半長(zhǎng)度La小于主簧的一半長(zhǎng)度Lm，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離 為1〇;主副簧間隙I當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷時(shí)，副簧觸點(diǎn)與主簧斜線(xiàn)段內(nèi)某點(diǎn)相接觸； 在各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副簧片數(shù)、副簧長(zhǎng)度、副簧斜線(xiàn)段的厚度比、及主副簧的復(fù)合剛度 設(shè)計(jì)要求值給定情況下，對(duì)非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面副簧的根部平直段的厚度進(jìn)行 計(jì)算。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的非端部接觸式少片斜線(xiàn)型副簧根部厚度的 設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用以下設(shè)計(jì)步驟：
[0006] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片斜線(xiàn)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Dl計(jì)算：
[0007] 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13， 斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離1 2M = Lm-13,主簧片數(shù)m，其中，第i片主簧的斜線(xiàn)段的厚度 比&，i = 1，2，…，m，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的各片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)6\1進(jìn)行計(jì)算，即
[0008]
[0009] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在斜線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)GX-BC計(jì)算： [0010]根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13， 主簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離1 2M = Lm-13,主簧片數(shù)m，其中，第m片主簧的斜線(xiàn)段的 厚度比K，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在斜線(xiàn)段與 副簧接觸點(diǎn)的變形系數(shù)G X-BC進(jìn)行計(jì)算，SP
[0011]
[0012] (3)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)仏-如》計(jì)算：
[0013] 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13， 主簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離1 2M = Lm-13,主簧片數(shù)m，其中，第m片主簧的斜線(xiàn)段的 厚度比K，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)主副簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片主簧 的端點(diǎn)變形系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，即
[0014]
[0015] (4)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在斜線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù) GkeCp.計(jì)算：
[0016] 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13， 主簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離1 2M = Lm-13,主簧片數(shù)m，其中，第m片主簧的斜線(xiàn)段的 厚度比K，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)主副簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片主簧 在斜線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，SP
[0017]
[0018] (5)端點(diǎn)受力情況下的η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT計(jì)算：
[0019] 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面副簧的一半長(zhǎng)度La，副簧片數(shù)n，寬度b，彈性模量E，安裝間 距的一半13,副簧斜線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離1 2A = La-13,各片副簧的斜線(xiàn)段的厚度比 βΑ，對(duì)η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT進(jìn)行計(jì)算，即
[0020]
[0021] (6)少片斜線(xiàn)型變截面副簧的根部平直段厚度h2A設(shè)計(jì)：
[0022] 根據(jù)主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值KMAT，主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚 度h2M，步驟（1)中計(jì)算所得到的G x-Dl，步驟（2)中計(jì)算得到的GX-BC，步驟(3)中計(jì)算得到的 G\_Dp";，步驟⑷中計(jì)算得到的Gx.bcv，:及步驟(5)中計(jì)算所得到的G x-dat，對(duì)所設(shè)計(jì)的η片副簧 的根部厚度h2A進(jìn)行設(shè)計(jì)，ΒΡ
[0023]
[0024]本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)
[0025]由于非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主簧的端部平直段非等構(gòu)，且主副簧的長(zhǎng)度 不相等，當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷之后，副簧觸點(diǎn)與主簧斜線(xiàn)段內(nèi)某點(diǎn)相接觸，主簧和副 簧的變形和內(nèi)力均存有耦合，因此，各片主簧和副簧的端點(diǎn)力及變形的分析計(jì)算非常復(fù)雜， 目前國(guó)內(nèi)外一直未給出精確的非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的副簧根部平直段 厚度的設(shè)計(jì)方法。先前大都是將主簧的端部平直段近似看作為等構(gòu)，且將主副簧看作等長(zhǎng)， 直接對(duì)非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面副簧的根部平直段的厚度進(jìn)行近似設(shè)計(jì)，因此，難 以得到準(zhǔn)確可靠的副簧根部平直段厚度的設(shè)計(jì)值，不能滿(mǎn)足車(chē)輛懸架對(duì)非端部接觸式少片 斜線(xiàn)型變截面主簧精確設(shè)計(jì)的要求。本發(fā)明可根據(jù)非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧 的各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量、副簧長(zhǎng)度、副簧斜線(xiàn)段的厚度比、及主副簧復(fù)合剛度設(shè) 計(jì)要求值，對(duì)非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的副簧根部平直段的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。 通過(guò)實(shí)例及ANSYS仿真驗(yàn)證可知，該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片斜線(xiàn)變截面主副簧的 副簧根部平直段厚度的設(shè)計(jì)方法是正確的，可得到準(zhǔn)確可靠的副簧根部平直段厚度的設(shè)計(jì) 值，為非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度提供了可靠的設(shè)計(jì)方 法，利用該方法提高非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能 及車(chē)輛行駛平順性;同時(shí)，還可降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。
【附圖說(shuō)明】
[0026]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0027] 圖1是非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的副簧根部厚度的設(shè)計(jì)流程圖；
[0028] 圖2是非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的一半對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖3是實(shí)施例一的非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的變形仿真云圖；
[0030] 圖4是實(shí)施例二的非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的變形仿真云圖。 具體實(shí)施方案
[0031 ]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]實(shí)施例一:某非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，安裝間距的一半13 = 55臟;其中，各片主簧的一半長(zhǎng)度1^ = 5751111]1，主簧斜線(xiàn)段的 根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = LM-l3 = 520mm;主簧片數(shù)m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度 1^=11111111，第1片主簧、第2片主簧的端部平直段的厚度分別為1111 = 71111]1和1112 = 6111111，第1片主 簧和第2片主簧的斜線(xiàn)段的厚度比分別為0i = hii/h2M=O.64和02 = 1112/1^=〇.55。副簧片數(shù) n=l，一半長(zhǎng)度La=375mm，g[J簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12A=La_13 = 320mm;g[J簧的 斜線(xiàn)段的厚度比Pa=0.57，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1 ο = Lm-La = 200mm。該主副簧的 復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值KMAT = 72.36N/mm，根據(jù)各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量、副簧片數(shù)、副 簧長(zhǎng)度、副簧斜線(xiàn)段的厚度比、及復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值，對(duì)該非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截 面主副簧的副簧根部厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0033]本發(fā)明實(shí)例所提供的非端部接觸式少片斜線(xiàn)型副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì) 流程如圖1所示，具體設(shè)計(jì)步驟如下：
[0034] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片斜線(xiàn)型變截面主簧的端點(diǎn)處變形系數(shù)Gx-Dl計(jì)算：
[0035]根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM=575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = 520mm，主簧片數(shù)m = 2,其中，第1片主簧 的斜線(xiàn)段的厚度比f(wàn)o = 〇.64,第2片主簧的斜線(xiàn)段的厚度比β2 = 0.55,對(duì)端點(diǎn)受力情況下的 第1片主簧和第2片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-DjPG x-D2分別進(jìn)行計(jì)算，即
[0036] ，
[0037] t
[0038] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在斜線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)GX- BC計(jì)算： [0039]根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM=575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = 520mm，主簧片數(shù)m = 2,其中，第2片主簧 的斜線(xiàn)段的厚度比扮=0.55,副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離l〇 = 200mm，對(duì)端點(diǎn)受力情況 下的第2片主簧在斜線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)GX-BC進(jìn)行計(jì)算，即
[0040]
[0041] (3)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)計(jì)算：
[0042] 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM=575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = 520mm，主簧片數(shù)m = 2,其中，第2片主簧 的斜線(xiàn)段的厚度比02 = 0.55，g[J簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1 0 = 200mm，對(duì)主副簧接觸點(diǎn) 受力情況下的第2片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)(^_np2進(jìn)行計(jì)算，即
[0043] -
[0044]
[0045] (4)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在斜線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù) 計(jì)算：
[0046] 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM=575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = 520mm，主簧片數(shù)m = 2,其中，第2片主簧 的斜線(xiàn)段的厚度比02 = 0.55，g[J簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1 0 = 200mm，對(duì)主副簧接觸點(diǎn) 受力情況下的第2片主簧在斜線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)泛^^進(jìn)行計(jì)算，即
[0047]
[0048] (5)端點(diǎn)受力情況下的η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT計(jì)算：
[0049]根據(jù)副簧的片數(shù)n= 1，少片斜線(xiàn)型變截面副簧的一半長(zhǎng)度LA = 375mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，副簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2A=320mm，g橫斜線(xiàn)段的 厚度比βΑ=〇. 57，對(duì)η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT進(jìn)行計(jì)算，即
[0050]
[0051] (6)少片斜線(xiàn)型變截面副簧的根部平直段厚度h2A設(shè)計(jì)：
[0052]根據(jù)主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值^了 = 72.361'1/1111]1，主簧片數(shù)1]1 = 2，各片主簧的 根部厚度 h2M= 11mm，步驟（1)中計(jì)算所得到的 Gx-di = 101 · 68mm4/N 和 Gx-D2 = 109 · 72mm4/N，步 驟(2)中計(jì)算得到的Gx-bc = 43 · 24mm4/N，步驟(3)中計(jì)算得到的G.v..Dp2=43.24mm"VN ·步驟(4) 中計(jì)算得到的i,=22.41 mm VN，及步驟(5)中計(jì)算所得到的Gx-dat= 27.83mm4/N，對(duì)該非端 部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的副簧根部平直段的厚度h2A進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
[0053]
[0054] 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該少片斜線(xiàn)型變截面鋼板彈簧的主副簧結(jié)構(gòu)參 數(shù)和材料特性參數(shù)，及設(shè)計(jì)得到的副簧根部厚度h 2 a = 14 mm，建立一半對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)主副簧的 ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng)格，設(shè)置副簧端點(diǎn)與主簧接觸，并在仿真模型的根部施加固定約束， 在主簧端點(diǎn)施加集中載荷F=1840N，對(duì)該少片斜線(xiàn)型變截面鋼板彈簧的主副簧的變形進(jìn)行 ANSYS仿真，所得到的主副簧的變形仿真云圖，如圖3所示，其中，主副簧在端點(diǎn)位置處的最 大變形量fDSmaχ = 50.50mm。可知，該主副簧復(fù)合剛度的仿真驗(yàn)證值KMAτ = 2F/fDSmaχ = 72.87N/ mm?？芍?，該主副簧復(fù)合剛度仿真驗(yàn)證值Kmat = 72.87N/mm，與設(shè)計(jì)要求值Kmat= 72.36N/mm相 吻合，相對(duì)偏差僅為0.70%;結(jié)果表明該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面副 簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法是正確的，副簧根部厚度的設(shè)計(jì)值是可靠的。
[0055] 實(shí)施例二:某非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主副簧的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，安裝間距的一半l3 = 60mm，其中，各片主簧的一半長(zhǎng)度LM = 600mm，主簧斜線(xiàn)段的 根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = LM-l3 = 540mm;主簧片數(shù)m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度 h2M= 12mm，第1片主簧和第2片主簧的端部平直段的厚度分別為hn = 8mm和hi2 = 7mm，第1片 主簧和第2片主簧的斜線(xiàn)段的厚度比分別為0i = hii/h2M=〇.67和02 = 1112/1?=〇.58。副簧的 一半長(zhǎng)度LA=410mm，g橫斜線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12纟=1^-13 = 35〇111111，高橫片數(shù)11 = 1，副簧的斜線(xiàn)段的厚度比Pa=0.62; g[J簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1 0 = Lm-La = 190mm。主 副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值KMAT = 80.26N/mm，根據(jù)主簧各片的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副簧片數(shù)、副簧長(zhǎng) 度、副簧斜線(xiàn)段的厚度比、及主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值，對(duì)該非端部接觸式少片斜線(xiàn)型 變截面主副簧的副簧根部厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0056] 采用與實(shí)施例一相同的設(shè)計(jì)方法和步驟，對(duì)該非端部接觸式少片斜線(xiàn)型變截面主 副簧的副簧根部厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)步驟如下：
[0057] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片斜線(xiàn)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Dl計(jì)算：
[0058] 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = 540mm，主簧片數(shù)m = 2,其中，第1片主簧 的斜線(xiàn)段的厚度比f(wàn)o = 〇.67,第2片主簧的斜線(xiàn)段的厚度比β2 = 0.58,對(duì)端點(diǎn)受力情況下的 第1片主簧和第2片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-DjPGx-D2分別進(jìn)行計(jì)算，即
[0059] ,
[0060] ：
[0061] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在斜線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)GX- BC計(jì)算：
[0062] 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=540mm，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離 10 = 190mm，主簧片數(shù)m = 2，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第2片主簧在斜線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變 形系數(shù)Gx-Be進(jìn)行計(jì)算，SP
[0063]
[0064] (3)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx_Dp2計(jì)算：
[0065] 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=540mm，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離 l〇=190mm，主簧片數(shù)m = 2,對(duì)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第2片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)G.t._D|,2 進(jìn)行計(jì)算，即
[0066]
[0067] (4)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在斜線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù) 計(jì)算：
[0068] 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧片數(shù)m = 2,主簧斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = 540mm，副簧觸點(diǎn)與主簧 端點(diǎn)的水平距離l〇=190mm，對(duì)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第2片主簧在斜線(xiàn)段與副簧接觸 點(diǎn)處的變形系數(shù)仏+^。進(jìn)行計(jì)算，SP
[0069]
[0070] (5)端點(diǎn)受力情況下的η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-DAT計(jì)算：
[0071]根據(jù)斜線(xiàn)型變截面副簧的一半長(zhǎng)度LA=410mm，副簧片數(shù)n=l，寬度b = 60mm，彈性 模量E = 200GPa，g橫斜線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12A = 350mm，g橫斜線(xiàn)段的厚度比βΑ =0.62,對(duì)η片#加副箸的總端點(diǎn)奪形系教dnAT講桿i+笪，即
[0072]
：
[0073] (6)少片斜線(xiàn)型變截面副簧的根部平直段厚度h2A設(shè)計(jì)：
[0074]根據(jù)主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值1^1 = 80.261'1/1111]1，主簧片數(shù)1]1 = 2，各片主簧的 根部平直段的厚度h2M=l 2mm，步驟（1)中計(jì)算得到的Gx-di = 111.62mm4/N和Gx-D2 = 1 20 · 43mm4/N，步驟（2 )中計(jì)算得到的Gx -bc = 53 · 64mm4/N，步驟（3 )中計(jì)算得到的 Gk.-DP2=5 3.64mm4/N，步驟（4)中計(jì)算得到的（^(^=29.58mm4/N.，及步驟（5)中計(jì)算得到的 Gx 一 DAT = 35.09mm4/N，對(duì)該片斜線(xiàn)型變截面副簧的根部厚度h2A進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
[0075]
[0076] 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該少片斜線(xiàn)型變截面鋼板彈簧的主副簧結(jié)構(gòu)參 數(shù)和彈性模量，及設(shè)計(jì)得到的副簧根部平直段的厚度h 2A=13mm，建立一半對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)主簧的 ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng)格，設(shè)置副簧端點(diǎn)與主簧接觸，并在仿真模型的根部施加固定約束， 在主簧端點(diǎn)施加集中載荷F = 2000N，對(duì)該少片斜線(xiàn)型變截面鋼板彈簧的主副簧的變形進(jìn)行 ANSYS仿真，所得到的主副簧的變形仿真云圖，如圖4所示，其中，主副簧在端點(diǎn)位置處的最 大變形量fDSmax = 49.50mm。可知，該主副簧復(fù)合剛度的仿真驗(yàn)證值Kmat = 2F/fDSmax = 80.80N/ mm η
[0077] 可知，該主副簧的復(fù)合剛度仿真驗(yàn)證值Κματ = 80.26N/mm，與設(shè)計(jì)要求值Κματ = 83.44N/mm相吻合，相對(duì)偏差僅為0.67% ;結(jié)果表明該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片斜線(xiàn) 型變截面副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法是正確的，副簧根部厚度的設(shè)計(jì)值是準(zhǔn)確可靠的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.非端部接觸式少片斜線(xiàn)型副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法，其中，少片斜線(xiàn)型變截面主副 簧是由根部平直段、斜線(xiàn)段和端部平直段三段構(gòu)成，各片主簧的端部平直段非等構(gòu)，即第1 片主簧的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度;副簧 長(zhǎng)度小于主簧長(zhǎng)度，當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷時(shí)，副簧觸點(diǎn)與主簧斜線(xiàn)段內(nèi)某點(diǎn)相接觸， 即主副簧為非端部接觸式;在各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副簧長(zhǎng)度、副簧片數(shù)、副簧斜線(xiàn)段厚度 比、及主副簧復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值給定情況下，對(duì)非端部接觸式少片斜線(xiàn)型主、副簧的副簧 根部厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)步驟如下： (1) 端點(diǎn)受力情況下的各片斜線(xiàn)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Dl計(jì)算： 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13,斜線(xiàn) 段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M=LM-13,主簧片數(shù)m，其中，第i片主簧的斜線(xiàn)段的厚度比&，i =1，2，…,m，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的各片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Di進(jìn)行計(jì)算，即(2) 端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在斜線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BC計(jì)算： 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13,主簧 斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12m = Lm-13,主簧片數(shù)m，其中，第m片主簧的斜線(xiàn)段的厚度 比仏，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在斜線(xiàn)段與副簧 接觸點(diǎn)的變形系數(shù)GX- BC進(jìn)行計(jì)算，SP(3) 主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Dpm計(jì)算： 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13,主簧 斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12m = Lm-13,主簧片數(shù)m，其中，第m片主簧的斜線(xiàn)段的厚度 比仏，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)主副簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片主簧的端 點(diǎn)變形系數(shù)G x-Dpm進(jìn)行計(jì)算，SP(4) 主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在斜線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BCp 計(jì)算： 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13,主簧 斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12m = Lm-13,主簧片數(shù)m，其中，第m片主簧的斜線(xiàn)段的厚度 比仏，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)主副簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片主簧在斜 線(xiàn)段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)G x-BCp進(jìn)行計(jì)算，SP(5) 端點(diǎn)受力情況下的η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT計(jì)算： 根據(jù)少片斜線(xiàn)型變截面副簧的一半長(zhǎng)度La，副簧片數(shù)n，寬度b，彈性模量E，安裝間距的 一半13,副簧斜線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12A=La-13,各片副簧的斜線(xiàn)段的厚度比β Α，對(duì) η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT進(jìn)行計(jì)算，即(6) 少片斜線(xiàn)型變截面副簧的根部厚度h2A設(shè)計(jì)： 根據(jù)主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值KMAT，主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M， 步驟⑴中計(jì)算所得到的Gx-Dl，步驟(2)中計(jì)算得到的GX- BC，步驟(3)中計(jì)算得到的Gx-Dpm，步 驟⑷中計(jì)算得到的G x-BCp，及步驟(5)中計(jì)算所得到的GX-DAT，對(duì)所設(shè)計(jì)的η片副簧的根部厚 度h 2A進(jìn)行設(shè)計(jì)，ΒΡ
【文檔編號(hào)】F16F3/02GK105864335SQ201610228995
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】汪曉, 王炳超, 周長(zhǎng)城, 趙雷雷, 于曰偉, 安艷, 王鳳娟
【申請(qǐng)人】周長(zhǎng)城