端部接觸式少片斜線型變截面副簧根部厚度的設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及端部接觸式少片斜線型變截面副簧根部厚度的設(shè)計方法，屬于懸架鋼板彈簧技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明可根據(jù)端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量、副簧的長度及主副簧的復合剛度設(shè)計要求值KMAT，對端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的根部平直段的厚度進行設(shè)計。通過實例及仿真驗證可知，該發(fā)明所提供的端部接觸式少片斜線型變截面副簧根部厚度的設(shè)計方法是正確的，可得到準確可靠的副簧根部厚度設(shè)計值，為副簧根部厚度設(shè)計提供了可靠的設(shè)計方法，利用該方法提高端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的設(shè)計水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能及車輛行駛平順性；同時，還可降低設(shè)計及試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
【專利說明】
端部接觸式少片斜線型變截面副簧根部厚度的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及車輛懸架鋼板彈簧，特別是端部接觸式少片斜線型變截面副簧根部厚 度的設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于少片變截面鋼板彈簧，為了滿足變剛度的要求，通常將其設(shè)計為主副簧，并通 過主副簧間隙，確保在大于一定載荷之后，主副簧接觸而一起共同工作，滿足車輛懸架在不 同載荷情況下對鋼板彈簧剛度的設(shè)計要求。由于少片變截面主簧的第1片其受力復雜，不僅 承受垂向載荷，同時還承受扭轉(zhuǎn)載荷和縱向載荷，因此，實際所設(shè)計的第1片主簧的端部平 直段的厚度，通常比其他各片主簧的要偏厚一些，即在實際設(shè)計和生產(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型，一種是拋物線型， 另外一種是斜線型，其中，拋物線型的應(yīng)力為等應(yīng)力，其應(yīng)力載荷比斜線型的更加合理。然 而，由于斜線型變截面鋼板的加工工藝簡單，只需要簡單的設(shè)備便可加工，因此，在滿足剛 度和強度的條件下，可采用斜線型的變截面鋼板彈簧。對于少片斜線型變截面主副簧，為了 滿足不同復合剛度的設(shè)計要求，通常采用不同的副簧長度，即副簧與主簧的接觸位置也不 相同，因此，根據(jù)副簧與主簧的接觸位置可分為端部平直段接觸和在斜線段接觸的主副簧， 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，端部接觸式少片斜線型 變截面主副簧的復合剛度比非端部接觸式的要大。在相同副簧長度情況下，副簧根部平直 段的厚度決定著主副簧復合剛度的大小，對懸架系統(tǒng)性能及車輛行駛平順性具有重要影 響。然而，由于端部接觸式少片斜線型變截面主簧的端部平直段非等構(gòu)，且主副簧的長度不 相等，當載荷大于副簧起作用載荷之后，副簧觸點與主簧斜線段內(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力及變形的分析計算非常復雜，目前國 內(nèi)外一直未給出精確的端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度的設(shè) 計方法。
[0003] 盡管先前曾有人給出了少片斜線型變截面鋼板彈簧的設(shè)計方法，例如，彭莫，高軍 曾在《汽車工程》，1992年(第14卷)第3期，提出了變斷面鋼板彈簧的設(shè)計計算方法，該方法 主要是針對端部等構(gòu)的少片斜線型變截面鋼板彈簧進行設(shè)計，其不足之處是不能滿足端部 非等構(gòu)的少片斜線型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度的設(shè)計要求。先前大都是忽略主 簧的端部非等構(gòu)，且忽略主副簧不等長，即將主副簧看作等長，直接對副簧根部平直段厚度 進行近似設(shè)計，因此，難以得到準確可靠的副簧根部平直段的厚度設(shè)計值，不能滿足車輛懸 架對端部接觸式少片斜線型變截面主簧精確設(shè)計的要求。
[0004] 因此，必須建立一種精確、可靠的端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的副簧根 部平直段厚度的設(shè)計方法，滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展及對懸架變截面鋼板彈簧精確設(shè)計的要 求，提高少片變截面鋼板彈簧的設(shè)計水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能，確保主副簧的復合剛度滿足車 輛懸架設(shè)計要求，提高車輛行駛平順性;同時，降低設(shè)計及試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡便、 可靠的端部接觸式少片斜線型變截面副簧根部厚度的設(shè)計方法。端部接觸式少片斜線型變 截面主副黃的一半對稱結(jié)構(gòu)不意圖，包括:主黃，根部塾片，副黃，端部塾片；主黃和副黃的 各片斜線型變截面鋼板彈簧是由根部平直段、斜線段、端部平直段三段構(gòu)成;主簧的各片根 部平直段之間、副簧的各片根部平直段之間、及主簧與副簧的根部平直段之間，設(shè)置有根部 墊片;主簧的各片端部平直段之間設(shè)置有端部墊片，端部墊片的材料為碳纖維復合材料，以 防止工作時產(chǎn)生摩擦噪聲。其中，各片主簧的根部平直段的厚度為h 2M，寬度為b，彈性模量為 E，一半長度為Lm，安裝間距的一半13,主簧斜線段的根部到主簧端點的距離為12M;各片主簧 的端部平直段為非等構(gòu)的，即第1片主簧的端部平直段的厚度和長度，大于其他各片主的端 部平直段的厚度和長度;各片主簧的端部平直段的厚度和長度分別為hu和lu，各片主簧的 斜線段的厚度比為& = hii/h2M，i = l，2,…，m，m為主簧片數(shù)。副簧的一半長度為La，寬度為b， 彈性模量為E，安裝間距的一半13;副簧長度小于主簧的長度，副簧觸點與主簧端點的水平 距離為1〇 = Lm-LA;副簧斜線段的根部到副簧端點的距離12A=LA-1 3,各片副簧的斜線段的厚 度比βΑ，副簧的根部平直段厚度h2A為待設(shè)計參數(shù)，各片副簧的端部平直段的厚度和長度分 另IJ為h Alj和lAlj，j = l，2,…，n，n為副簧片數(shù)。副簧觸點與主簧端部平直段之間距設(shè)置有一定 的主副簧間隙k當載荷大于副簧起作用載荷時，副簧觸點與主簧端部平直段內(nèi)某點相接 觸，以滿足懸架對主副簧復合剛度的設(shè)計要求。在主簧的各片結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量、副簧長 度、主副簧復合剛度設(shè)計要求值給定情況下，對端部接觸式少片斜線型主副簧的副簧根部 平直段厚度進行設(shè)計。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的端部接觸式少片斜線型變截面副簧根部厚 度的設(shè)計方法，其特征在于采用以下設(shè)計步驟：
[0007] (1)端點受力情況下的各片斜線型變截面主簧的端點變形系數(shù)Gx-Dl計算：
[0008] 根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13， 主簧片數(shù)m，主簧斜線段的根部到主簧端點的距離1 2M = LM-13,第i片主簧的斜線段的厚度比 &，其中，1 = 1，2，一，!11，對端點受力情況下的各片主簧的端點變形系數(shù)63^1進行計算，即
[0009]
[0010] (2)端點受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點處的變形系數(shù)Gx- CD 計算：
[0011] 根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13， 主簧斜線段的根部到主簧端點的距離1 2m=Lm_13,第m片主簧的斜線段的厚度比，副簧觸點 與主簧端點的水平距離1〇,對端點受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點處 的變形系數(shù)Gmd進行計算，SP
[0012] y H m
[0013] ⑶主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧的端點變形系數(shù)Gx- Dzm計算：
[0014]根據(jù)斜線型變截面鋼板彈簧主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一 半13,斜線段的根部到主簧端點的距離12m = Lm-13,第m片主簧的斜線段的厚度比K，副簧觸 點與主簧端點的水平距離1〇,對主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧的端點變形系數(shù) Gx-Dzm進行計算，BP
[0015]
[0016] (4)主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點處的變形 系數(shù)Gx-eDZ計算：
[0017] 根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13， 主簧斜線段的根部到主簧端點的距離1 2m=Lm-13,第m片主簧的斜線段的厚度比，副簧觸點 與主簧端點的水平距離1〇,對主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧 接觸點處的變形系數(shù)G x-CDz進行計算，SP
[0018]
[0019] (5)n片疊加副簧的總端點變形系數(shù)Gx-DAT計算：
[0020] 根據(jù)少片斜線型變截面副簧的一半長度La，副簧片數(shù)n，寬度b，彈性模量E，安裝間 距的一半13,副簧斜線段的根部到副簧端點的距離1 2A = La-13,各片副簧的斜線段的厚度比 βΑ，對η片疊加副簧的總端點變形系數(shù)GX-DAT進行計算，即
[0021]
[0022] (6)端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度h2A設(shè)計：
[0023] 根據(jù)主副簧復合剛度的設(shè)計要求值KMAT，主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚 度h2M，步驟（1)中計算所得到的G x-Dl，步驟(2)中計算所得到的GX-CD，步驟(3)中計算所得到 的G x-Dzm，步驟(4)中計算所得到的Gx-CDz，及步驟(5)中計算所得到的G X-DAT，對該端部接觸式 少片斜線型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度h2A進行設(shè)計，即
[0024]
[0025] 本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點
[0026] 由于端部接觸式少片斜線型變截面主簧的端部平直段非等構(gòu)，且主副簧的長度不 相等，當載荷大于副簧起作用載荷之后，副簧觸點與主簧端部平直段內(nèi)某點相接觸，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力及變形的分析計算非常復雜，目 前國內(nèi)外一直未給出精確的端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度 的設(shè)計方法。先前大都是忽略主簧的端部非等構(gòu)，且忽略主副簧的不等長，將主副簧看作等 長，直接對斜線型變截面副簧的根部平直段的厚度進行近似設(shè)計，因此，難以得到準確可靠 的副簧根部平直段的厚度設(shè)計值，不能滿足車輛懸架對端部接觸式少片斜線型變截面主簧 精確設(shè)計的要求。本發(fā)明可根據(jù)端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的各片主簧的結(jié)構(gòu)參 數(shù)、副簧長度、彈性模量、及主副簧復合剛度設(shè)計要求值，對端部接觸式少片斜線型變截面 主副簧的副簧根部平直段的厚度進行設(shè)計。通過實例及試驗測試可知，該發(fā)明所提供的端 部接觸式少片斜線變截面主副簧的副簧根部平直段厚度的設(shè)計方法是正確的，可得到準確 可靠的副簧根部平直段的厚度設(shè)計值，為端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的副簧根部 平直段厚度設(shè)計提供了可靠的設(shè)計方法，利用該方法提高端部接觸式少片斜線型變截面主 副簧的設(shè)計水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能及車輛行駛平順性；同時，還可降低設(shè)計及試驗費用，加 快產(chǎn)品開發(fā)速度。
【附圖說明】
[0027]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖做進一步的說明。
[0028] 圖1是端部接觸式少片斜線型主副簧的副簧根部平直段厚度的設(shè)計流程圖；
[0029] 圖2是端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的一半對稱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖3是實施例一的端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的變形仿真云圖；
[0031 ]圖4是實施例二的端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的變形仿真云圖。 具體實施方案
[0032]如圖1所示，本發(fā)明的設(shè)計方法步驟如下:對于端部接觸式少片斜線型變截面主副 簧，首先對其端點受力情況下的各片斜線型變截面主簧的端點變形系數(shù)Gx-Dl計算，其次，再 對端點受力情況下的第m片主簧在端部平直段內(nèi)與副簧接觸點處的變形系數(shù)G X-CD計算，再 次，主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧的端點變形系數(shù)Gx- Dzm計算，再次，對主副簧接觸 點受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點處的變形系數(shù)Gx- CDz計算，再次，對η 片疊加副簧的總端點變形系數(shù)GX-DAT計算，最后，端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的副 簧根部厚度h 2A進行設(shè)計。上述接觸點的意思是:如圖2中所示的狀態(tài)下，副簧的端部與主簧 的下表面接觸時形成的接觸點，在實際接觸過程中，副簧端部的邊棱與主簧的表面接觸，在 本發(fā)明的設(shè)計方法過程中，將其視為點接觸進行剛度計算。如圖2所示，端部接觸式少片斜 線型變截面主副簧的一半對稱結(jié)構(gòu)示意圖，其包括主簧1，根部墊片2，副簧3，端部墊片4;主 簧1和副簧3的各片斜線型變截面鋼板彈簧是由根部平直段、斜線段、端部平直段三段構(gòu)成； 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、及主簧與副簧的根部平直段 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,端部墊片的材料 為碳纖維復合材料，以防止工作時產(chǎn)生摩擦噪聲。其中，各片主簧的根部平直段的厚度為 h2M，寬度為b，彈性模量為E，一半長度為Lm，安裝間距的一半13,主簧斜線段的根部到主簧端 點的距離為12M;各片主簧的端部平直段為非等構(gòu)的，即第1片主簧的端部平直段的厚度和長 度，大于其他各片主的端部平直段的厚度和長度;各片主簧的端部平直段的厚度和長度分 另IJ為hu和lu，各片主簧的斜線段的厚度比為& = hii/h2M，i = l，2,…，m，m為主簧片數(shù)。副簧 的一半長度為La，寬度為b，彈性模量為E，安裝間距的一半13;副簧長度小于主簧的長度，副 簧觸點與主簧端點的水平距離為1o = Lm-LA;副簧斜線段的根部到副簧端點的距離12A = La-13,各片副簧的斜線段的厚度比βΑ，副簧的根部平直段厚度h2A為待設(shè)計參數(shù)，各片副簧的端 部平直段的厚度和長度分別為h A1dPlAlj，j = 1，2，…，η，n為副簧片數(shù)。副簧觸點與主簧端部 平直段之間距設(shè)置有一定的主副簧間隙L
[0033] 下面通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0034] 實施例一:某端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的主簧片數(shù)m=2,其中，各片主 簧的一半長度Ιλ = 575_，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，安裝間距的一半13 = 55_，主 簧斜線段的根部到主簧端點的距離l2M=LM-l3 = 520mm;各片主簧的根部厚度h2M=llmm，第1 片主簧的端部平直段的厚度hn = 7mm，第1片主簧的斜線段的厚度比& =-/-=0.64;第2 片主簧的端部平直段的厚度hi2 = 6mm，第2片主簧的斜線段的厚度比02 = hi2/h2M = O.55jlJ 簧片數(shù)n=l，該片副簧的一半長度LA=525mm，g[J簧觸點與主簧端點的水平距離1q = Lm_La= 50mm，g橫斜線段的根部到副簧端點的距離12A=La_13 = 470mm，g橫的斜線段的厚度比 0.57。該主副簧的復合剛度設(shè)計要求值KMAT = 95.95N/mm，對該少片斜線型變截面主副簧的 副簧根部平直段的厚度進行設(shè)計。
[0035] 本發(fā)明實例所提供的端部接觸式少片斜線型變截面副簧根部厚度的設(shè)計方法，其 設(shè)計流程如圖1所示，具體設(shè)計步驟如下：
[0036] (1)端點受力情況下的各片主簧的端點變形系數(shù)Gx-Dl計算：
[0037] 根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度LM=575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線段的根部到主簧端點的距離l2M=LM-l3 = 520mm，第1片主簧的斜線段的厚 度比fo = 0.64,第2片主簧的斜線段的厚度比& = 0.55,對端點受力情況下的第1片主簧和第 2片主簧的端點變形系數(shù)Gx-DjPG x-D2分別進行計算，即
[0038]
[0039] (2)端點受力情況下的第2片主簧在端部平直段與副簧接觸點處的變形系數(shù)Gx- CD 計算：
[0040]根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度LM=575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線段的根部到主簧端點的距離l2M=LM-l3 = 520mm，第2片主簧的斜線段的厚 度比β2 = 0.55,副簧觸點與主簧端點的水平距離l〇 = 50mm，對端點受力情況下的第2片主簧 在端部平直段與副簧接觸點處的變形系數(shù)GX-CD進行計算，即
[0041] ?一、η
[0042] (3)主副簧接觸點受力情況下的第2片主簧的端點變形系數(shù)Gx-Dz2計算：
[0043]根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度LM=575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，安裝間距的一半l3 = 55mm，主簧斜線段的根部到主簧端點的距離l2M=520mm，第2片 主簧的斜線段的厚度比β2 = 0.55,副簧觸點與主簧端點的水平距離l〇 = 50mm，對主副簧接觸 點受力情況下的第2片主簧的端點變形系數(shù)6\12進行計算，即
[0044]
[0045] (4)主副簧接觸點受力情況下的第2片主簧在端部平直段與副簧接觸點處的變形 系數(shù)Gx-eDZ計算：
[0046]根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度LM=575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線段的根部到主簧端點的距離l2M=520mm，第2片主簧的斜線段的厚度比β2 = 0.55,副簧觸點與主簧端點的水平距離l〇 = 50mm，對主副簧接觸點處受力情況下的第2片 主簧在端部平直段與副簧接觸點處的變形系數(shù)Gx-^進行計算，即
[0047]
[0048] (5)n片疊加副簧的總端點變形系數(shù)GX-DAT計算：
[0049]根據(jù)斜線型變截面副簧的一半長度LA = 525mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，副簧斜線段的根部到副簧端點的距離l2A=470mm，該片副簧的斜線段的厚度比βΑ= 〇. 57，副簧片數(shù)η= 1，貝ijn片疊加副簧的總端點變形系數(shù)GX-DAT等于該該片副簧的端點變形系 數(shù)Gx-DA1，即
[0050]
[0051] (6)端部接觸式少片斜線型變截面主簧的副簧根部平直段厚度h2A的設(shè)計：
[0052] 根據(jù)主副簧的復合剛度設(shè)計要求值1^1 = 95.951'1/1111]1，主簧片數(shù)1]1 = 2，各片主簧的 根部平直段的厚度h2M = 11mm，步驟（1)中計算得到的Gx-di = 101.68mm4/N和Gx-d2 = 109 · 72mm4/N，步驟（2)中計算得到的Gx-cd = 91 · 20mm4/N，步驟（3)中計算得到的Gx-dZ2 = 91 · 20mm4/N，步驟(4)中計算得到的Gx-cdz = 77 · 06mm4/N，及步驟(5)中計算得到的Gx-dat = 80.73mm4/N，對該端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的副簧根部平直段的厚度h2A進行設(shè) 計，即
[0053]
[0054]利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該少片斜線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)計所得到的副簧根部厚度h2A=14mm，建立一半對稱結(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， 在主簧端點施加集中載荷F=1840N，對該少片斜線型變截面鋼板彈簧的主副簧的變形進行 ANSYS仿真，所得到的該主副簧的變形仿真云圖，如圖3所示;其中，主副簧在端點位置處的 最大變形量f DSmax = 3 8.2 5mm，可知，該主副簧復合剛度的仿真驗證值Kmat = 2F/fDSmax = 96·21N/mm〇
[0055] 可知，該主副簧復合剛度仿真驗證值Kmat = 96.2lN/mm，與設(shè)計要求值Kmat = 95.95N/mm相吻合，相對偏差僅為0.27 % ;結(jié)果表明該發(fā)明所提供的端部接觸式少片斜線型 變截面副簧根部厚度的設(shè)計方法是正確的，副簧根部厚度的設(shè)計值是可靠的。
[0056] 實施例二:某端部接觸式少片斜線型變截面鋼板彈簧的主簧片數(shù)m = 2,其中，各片 主簧的一半長度LM=600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，安裝間距的一半13 = 60mm， 主簧斜線段的根部到主簧端點的距離12m=Lm_13 = 540mm;主簧各片的根部厚度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h12 = 7mm，即第1片主簧和第 2片主簧的斜線段的厚度比分別為fo = 0.67和& = 0.58。副簧的片數(shù)n = l，副簧的一半長度 La = 540mm，g[J簧觸點與主簧端點的水平距離1 0 = L-La=60mm，g[J簧斜線段的根部到副簧端 點的距離]^=1^-13 = 48〇111111，|[]簧的斜線段的厚度比以=0.62。該主副簧的復合剛度設(shè)計要 求值KMAT = 93.38N/mm，對該端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的副簧根部平直段的厚度 進行設(shè)計。
[0057] 采用與實施例一相同的設(shè)計方法和步驟，對該端部接觸式少片斜線型變截面主副 簧的副簧根部平直段的厚度進行設(shè)計，具體步驟如下：
[0058] (1)端點受力情況下的各片斜線型變截面主簧的端點變形系數(shù)Gx-Dl計算：
[0059] 根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度LM = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線段的根部到主簧端點的距離l2M=540mm，第1片主簧的斜線段的厚度比& = 0.67,第2片主簧的斜線段的厚度比β2 = 0.58,對端點受力情況下的第1片主簧和第2片主 簧的端點變形系數(shù)Gx-DjPG x-D2分別進行計算，SP
[0060]
h
[0061] (2)端點受力情況下的第2片主簧在端部平直段與副簧接觸點處的變形系數(shù)Gx- CD 計算：
[0062] 根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度LM = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線段的根部到主簧端點的距離l2M=540mm，第2片主簧的斜線段的厚度比β2 = 0.58,副簧觸點與主簧端點的水平距離l〇 = 60mm，對端點受力情況下的第2片主簧在端部 平直段與副簧接觸點處的變形系數(shù)GX-CD進行計算，即
[0063]
[0064] (3)主副簧接觸點受力情況下的第2片主簧的端點變形系數(shù)Gx-Dz2計算：
[0065] 根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度LM = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，安裝間距的一半l3 = 60mm，副簧斜線段的根部到主簧端點的距離l2M=540mm，第2片 主簧的斜線段的厚度比β2 = 0.58,副簧觸點與主簧端點的水平距離l〇 = 60mm，對主副簧接觸 點受力情況下的第2片主簧的端點變形系數(shù)6\12進行計算，即 [0066]
[0067] (4)主副簧接觸點受力情況下的第2片主簧在端部平直段與副簧接觸點處的變形 系數(shù)Gx-eDZ計算：
[0068] 根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度LM = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧斜線段的根部到主簧端點的距離l2M=540mm，第2片主簧的斜線段的厚度比β2 = 0.58,副簧觸點與主簧端點的水平距離l〇 = 60mm，對主副簧接觸點受力情況下的第2片主 簧在端部平直段與副簧接觸點處的變形系數(shù)Gx-^進行計算，即
[0069]
[0070] (5)n片疊加副簧的總端點變形系數(shù)Gx-DAT計算：
[0071] 根據(jù)少片斜線型變截面副簧的一半長度LA=540mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，安裝間距的一半13 = 60mm，副簧斜線段的根部到副簧端點的距離12A = 480mm，該單 片副簧的斜線段的厚度比βΑ = 〇.62,副簧片數(shù)n = l時，則η片疊加副簧的總端點變形系數(shù) GX-DAT等于該單片副簧的端點變形系數(shù)GX-DA1，即
[0072]
[0073] (6)端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度h2A設(shè)計：
[0074]根據(jù)主副簧的復合剛度設(shè)計要求值1^1 = 93.381'1/1111]1，主簧片數(shù)1]1 = 2，各片主簧的 根部厚度 h2M= 12mm，步驟（1)中計算得到的 Gx-di = 111 · 62mm4/N 和 Gx-D2 = 120 · 43mm4/N，步驟 (2)中計算得到的Gx-cd = 97.67mm4/N，步驟(3)中計算得到的Gx-dZ2 = 97.67mm4/N，步驟(4)中 計算得到的Gx-= 80 · 78mm4/N，及步驟(5)中計算所得到的Gx-dat = 83 · 74mm4/N，對該端部接 觸式少片斜線型變截面主副簧的副簧根部平直段的厚度h2A進行設(shè)計，即
[0075]
[0076] 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該少片斜線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)計得到的副簧根部平直段的厚度h 2A=13mm，建立一半對稱結(jié)構(gòu)主 副簧的ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng)格，設(shè)置副簧端點與主簧接觸，并在仿真模型的根部施加固 定約束，在主副黃端點施加集中載何F= 1840N，對該少片斜線型變截面鋼板彈黃的主副黃 的變形進行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 位置處的最大變形量fDSm ax = 39.23mm，可知，該主副簧復合剛度的仿真驗證值Kmat = 2F/ fDSmax = 93.80N/mm〇
[0077] 可知，該主副簧復合剛度仿真驗證值Kmat = 93.80N/mm，與設(shè)計要求值Kmat = 93.38N/mm相吻合，相對偏差僅為0.45% ;結(jié)果表明該發(fā)明所提供的端部接觸式少片斜線型 變截面副簧根部厚度設(shè)計方法是正確的，設(shè)計所得到的副簧根部平直段的厚度設(shè)計值是準 確可靠的。
【主權(quán)項】
1.端部接觸式少片斜線型變截面副簧根部厚度的設(shè)計方法，其中，少片斜線型變截面 主副簧的一半對稱結(jié)構(gòu)由根部平直段、斜線段和端部平直段三段構(gòu)成;主簧各片的端部非 等構(gòu)，即第1片主簧的端部平直段的厚度和長度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和 長度;副簧長度小于主簧長度，且副簧觸點與主簧端部平直段內(nèi)某點相接觸;在主簧的各片 結(jié)構(gòu)參數(shù)、副簧長度、彈性模量及主副簧復合剛度設(shè)計要求值給定情況下，對端部接觸式少 片斜線型變截面主副簧的副簧根部平直段的厚度進行設(shè)計，具體設(shè)計步驟如下： (1) 端點受力情況下的各片斜線型變截面主簧的端點變形系數(shù)Gx-Dl計算： 根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13,主簧 片數(shù)m，主簧斜線段的根部到主簧端點的距離12M=LM-13,第i片主簧的斜線段的厚度比&，其 中，i = l，2,…，m，對端點受力情況下的各片主簧的端點變形系數(shù)Gx-Dl?行計算，即(2) 端點受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點處的變形系數(shù)GX-CD計算： 根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半1 3,主簧 斜線段的根部到主簧端點的距離12m=Lm-13,第m片主簧的斜線段的厚度比，副簧觸點與主 簧端點的水平距離1〇,對端點受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點處的變 形系數(shù)Gx-e D進行計算，SP(3) 主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧的端點變形系數(shù)Gx-Dzm計算： 根據(jù)斜線型變截面鋼板彈簧主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13， 斜線段的根部到主簧端點的距離12m=Lm-13,第m片主簧的斜線段的厚度比，副簧觸點與主 簧端點的水平距離1〇,對主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧的端點變形系數(shù)G x-Dzm進行 計算，即(4) 主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點處的變形系數(shù) Gx-CDz 計算： 根據(jù)少片斜線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13,主簧 斜線段的根部到主簧端點的距離12m=Lm-13,第m片主簧的斜線段的厚度比，副簧觸點與主 簧端點的水平距離1〇,對主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸 點處的變形系數(shù)G x-CDz進行計算，SP(5) n片疊加副簧的總端點變形系數(shù)GX-DAT計算： 根據(jù)少片斜線型變截面副簧的一半長度La，副簧片數(shù)n，寬度b，彈性模量E，安裝間距的 一半13,副簧斜線段的根部到副簧端點的距離12A=La-13,各片副簧的斜線段的厚度比β Α，對 η片疊加副簧的總端點變形系數(shù)GX-DAT進行計算，即當副黃片數(shù)η = 1時，η片置加副黃的總端點變形系數(shù)Gx-dat等于單片片副黃的端點變形 系數(shù)Gx-dai即(6) 端部接觸式少片斜線型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度h2A設(shè)計： 根據(jù)主副簧復合剛度的設(shè)計要求值KMAT，主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M， 步驟（1)中計算所得到的Gx-Dl，步驟（2)中計算所得到的GX- CD，步驟（3)中計算所得到的 Gx-Dzm，步驟(4)中計算所得到的Gx-CDz，及步驟(5)中計算所得到的G X-DAT，對該端部接觸式少 片斜線型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度h2A進行設(shè)計，即
【文檔編號】F16F1/18GK105864337SQ201610274300
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】王炳超, 周長城
【申請人】王炳超