本發(fā)明涉及車輛懸架鋼板彈簧，特別是非端部接觸式少片端部加強型主副簧端點力的確定方法。

背景技術：
少片變截面鋼板彈簧因具有重量輕、片間摩擦小、噪聲小等優(yōu)點，被廣泛應用在車輛鋼板彈簧懸架系統(tǒng)中。為了滿足加工工藝、應力強度、剛度及吊耳厚度的設計要求，在實際工程應用過程中，通常將少片變截面鋼板彈簧設計為非端部接觸式少片端部加強型主副簧形式。當載荷大于副簧起作用載荷主副簧接觸之后，各片主簧和副簧的端點力的分析計算，制約著主副簧的設計計算、剛度及強度校核。然而，由于非端部接觸式少片端部加強型主副簧的主簧端部平直段非等構，副簧長度小于主簧長度，主副簧接觸之后，各片主簧和副簧的變形及內力存有耦合，端點力的計算非常復雜。據所查閱資料可知，目前國、內外一直未曾給出可靠的非端部接觸式少片端部加強型主副簧端點力的確定方法，不能滿足非端部接觸式少片變截面端部加強型主副簧的設計、剛度及強度校核的要求。因此，必須建立一種準確、可靠的非端部接觸式少片端部加強型主副簧端點力的確定方法，滿足非端部接觸式少片端部加強型變截面鋼板彈簧解析設計及強度校核的要求，提高少片變截面鋼板彈簧的設計水平、質量、性能和可靠性及車輛行駛平順性和安全性；同時，降低設計及試驗費用，加快產品開發(fā)速度。

技術實現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種簡便、可靠的非端部接觸式少片端部加強型主副簧端點力的確定方法，確定流程圖，如圖1所示。非端部接觸式少片端部加強型變截面主副簧為對稱結構，主副簧的一半對稱結構可看作為懸臂梁，即對稱中心線為根部固定端，主簧的端部受力點和副簧的觸點分別作為主簧端點和副簧端點，非端部接觸式少片端部加強型主副簧的一半對稱結構示意圖，如圖2所示，其中，包括：主簧1，根部墊片2，副簧3，端部墊片4；主簧1的各片根部平直段之間、副簧3的各片根部平直段之間、及主簧1與副簧3之間均設有根部墊片2，主簧1各片的端部平直段設有端部墊片4，端部墊片4的材料為碳纖維復合材料，用來降低彈簧工作時所產的摩擦噪聲。其中，各片主簧的一半長度為LM，是由根部平直段、拋物線段、斜線段、端部平直段四段構成；斜線段對變截面端部起加強作用；每片主簧根部平直段的厚度為h2M，每片主簧安裝間距的一半長度為l3，每片主簧拋物線段的根部到主簧端點的距離為l2M＝LM-l3，各片主簧拋物線段的端部厚度為h1Mpi，即各片主簧拋物線段的厚度比βi＝h1Mpi/h2M，i＝1,2,…,m，m為主簧片數，各片主簧拋物線段的端部到主簧端點的距離l1Mpi＝l2Mβi2；主簧1每片斜線段的長度為Δl，各片主簧的端部平直段非等構，即第1片主簧的端部平直段的厚度和長度，大于其他各片的厚度和長度，各片主簧端部平直段的厚度和長度分別為h1Mi和l1Mi＝l1Mpi-Δl；各片主簧斜線段的厚度比γMi＝h1Mi/h1Mpi；各片副簧的一半長度為LA，是由根部平直段、拋物線段、斜線段、端部平直段四段構成；副簧觸點到主簧端點的水平距離為l0，各片副簧的根部平直段的厚度為h2A，安裝間距的一半長度為l3，各片副簧的拋物線段的根部到副簧端點的距離為l2A＝LA-l3，拋物線段的端部厚度為h1Apj，即各片副簧拋物線段的厚度比βAj＝h1Apj/h2A，j＝1,2,…,n，n為副簧片數，各片副簧拋物線段的端部到副簧端點的距離l1Apj＝l2AβAj2；副簧斜線段的長度為Δl，各片副簧端部平直段的厚度和長度分別為h1Aj和l1Aj＝l1Apj-Δl；各片副簧斜線段的厚度比γAj＝h1Aj/h1Apj。副簧觸點與主簧拋物線段之間設有主副簧間隙δ；當載荷大于副簧起作用載荷時，副簧與主簧拋物線段內某點相接觸；當主副簧端部接觸之后，各片主簧和副簧的端點力不相同，且與副簧相接觸的主簧除了受端點力之外，還在接觸點處承受副簧的支撐力。在各片主簧和副簧的結構參數、主副簧間隙、彈性模量、及主副簧所承受載荷給定情況下，對非端部接觸式少片端部加強型主副簧的各片主簧和副簧的端點力進行確定。為解決上述技術問題，本發(fā)明所提供的非端部接觸式少片端部加強型主副簧端點力的確定方法，其特征在于采用以下步驟：(1)端點受力情況下的各片端部加強型變截面主簧的端點變形系數Gx-Ei計算：根據非端部接觸式少片端部加強型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長度Δl，彈性模量E；主簧的一半長度LM，安主簧拋物線段的根部到主簧端點的距離l2M，主簧片數m，其中，第i片主簧拋物線段的厚度比βi，第i片主簧斜線段的厚度比γMi，第i片主簧斜線段的根部到主簧端點的距離l1Mpi，第i片主簧斜線段的端部到主簧端點的距離l1Mi，i＝1,2,…,m；對端點受力情況下的各片主簧的端點變形系數Gx-Ei進行計算，即(2)端點受力情況下的第m片端部加強型變截面主簧在拋物線段與副簧接觸點處的變形系數Gx-BC計算：根據非端部接觸式少片端部加強型變截面主副簧的寬度b，彈性模量E；主簧的一半長度LM，主簧拋物線段的根部到主簧端點的距離l2M；副簧觸點與主簧端點的水平距離l0，主簧片數m，對端點受力情況下的第m片主簧在拋物線段與副簧接觸點處的變形系數Gx-BC進行計算，即(3)主副簧接觸點受力情況下的第m片端部加強型變截面主簧的端點變形系數Gx-Epm計算：根據非端部接觸式少片端部加強型變截面主副簧的寬度b，彈性模量E；主簧的一半長度LM，主簧拋物線段的根部到主簧端點的距離l2M；副簧觸點與主簧端點的水平距離l0，主簧片數m，對主副簧接觸點處受力情況下的第m片主簧的端點變形系數Gx-Epm進行計算，即(4)主副簧接觸點受力情況下的第m片端部加強型變截面主簧在拋物線段與副簧接觸點處的變形系數Gx-BCp計算：根據非端部接觸式少片端部加強型變截面主副簧的寬度b，彈性模量E；主簧的一半長度LM，主簧拋物線段的根部到主簧端點的距離l2M；副簧觸點與主簧端點的水平距離l0，主簧片數m，對主副簧接觸點處受力情況下的第m片主簧在拋物線段與副簧接觸點處的變形系數Gx-BCp進行計算，即(5)端點受力情況下的各片端部加強型變截面副簧的端點變形系數Gx-EAj及n片疊加副簧的總端點變形系數Gx-EAT計算：根據非端部接觸式少片端部加強型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長度Δl，彈性模量E；副簧拋物線段的根部到副簧端點的距離l2A，副簧片數n，其中，第j片副簧拋物線段的厚度比βAj，第j片副簧斜線段的厚度比γAj，第j片副簧的斜線段的根部到副簧端點的距離l1Apj，第j片副簧的斜線段的端部到副簧端點的距離l1Aj，j＝1,2,…,n；對端點受力情況下的各片副簧的端點變形系數Gx-EAj進行計算，即根據副簧片數n，各片副簧的端點變形系數Gx-EAj，對n片疊加副簧的總端點變形系數Gx-EAT計算進行，即(6)非端部接觸式少片端部加強型變截面主副簧的各片主簧和副簧的一半剛度計算：I步驟：主副簧接觸之前的各片主簧的一半剛度KMi計算：根據主簧片數m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，及步驟(1)中計算得到的Gx-Ei，可對副簧接觸之前的各片主簧一半的剛度KMi進行計算，即II步驟：主副簧接觸之后的各片主簧的一半剛度KMAi計算：根據主簧片數m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，各片副簧的根部平直段的厚度h2A，步驟(1)中計算得到的Gx-Ei，步驟(2)中計算得到的Gx-BC，步驟(3)中計算得到的Gx-Epm，步驟(4)中計算得到的Gx-BCp，及步驟(5)中計算得到的Gx-EAT，可對主副簧接觸之后的各片主簧的一半剛度KMAi進行計算，即III步驟：各片副簧的一半剛度KAj計算：根據副簧片數n，各片副簧的根部平直段的厚度h2A，及步驟(5)中計算得到的Gx-EAj，對各片副簧一半的剛度KAj進行計算，即(7)非端部接觸式少片端部加強型變截面主副簧的各片主簧和副簧的端點力確定：i步驟：副簧起作用載荷PK的計算：根據主簧片數m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，I步驟中計算得到的KMi，步驟(2)中計算得到的Gx-BC，及接觸點處的主副簧間隙δ，對副簧起作用載荷PK進行計算，即式中，KMm為主副簧接觸之前的第m片主簧的一半剛度；ii步驟：各片主簧端點力Pi的確定：根據非端部接觸式少片端部加強型變截面主副簧所受載荷的一半即單端點載荷P，i步驟中計算得到的PK，I步驟中計算得到的KMi，及II步驟中計算所得到的KMAi，主簧片數m，對各片主簧的端點力Pi進行確定，即其中，當P≤PK/2時，Pi為主副簧未接觸，即僅主簧起作用情況下的各片主簧的端點力；當P>PK/2時，Pi為主副簧接觸，即主副簧共同起作用情況下的各片主簧的端點力；iii步驟：各片副簧端點力PAj的計算：根據非端部接觸式少片端部加強型變截面主副簧所受載荷的一半即單端點載荷P，主簧片數m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，副簧片數n，各片副簧的根部平直段的厚度h2A，i步驟中計算得到的PK，步驟(2)中計算得到的Gx-BC，步驟(4)中計算得到的Gx-BCp，步驟(5)中計算得到的Gx-EAT，II步驟中計算所得到的KMAi，及III步驟中計算得到的KAj，當P>PK/2時對各片副簧的端點力PAj進行計算，即本發(fā)明比現(xiàn)有技術具有的優(yōu)點由于非端部接觸式少片端部加強型主副簧的主簧端部平直段非等構，副簧長度小于主簧長度，主副簧接觸之后，各片主簧和副簧的變形及內力存有耦合，端點力的計算非常復雜。目前國、內外一直未曾給出可靠的非端部接觸式少片端部加強型主副簧端點力的確定方法。本發(fā)明可根據非端部接觸式少片端部加強型變截面主副簧的各片主簧和副簧的結構尺寸、彈性模量、主副簧間隙及主副簧所受載荷，對非端部接觸式少片端部加強型主副簧的各片主簧和副簧的端點力進行精確計算和確定。通過實例及ANSYS仿真驗證可知，該方法可得到準確、可靠的非端部接觸式少片端部加強型主副簧的各片主簧和副簧的端點力值，為非端部接觸式少片端部加強型主副簧端點力的計算提供了可靠的計算方法，并且為少片變截面端部加強型主副簧的設計、剛度和強度校核奠定了可靠的技術基礎。利用該方法，可提高車輛懸架少片變截面主副鋼板彈簧的設計水平、產品質量和性能及可靠性，降低懸架彈簧質量和成本，提高車輛的運輸效率和行駛平順性及安全性；同時，還降低設計及試驗費用，加快產品開發(fā)速度。...