汽車等強度疊加鋼板彈簧的拆分設計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及汽車等強度疊加鋼板彈簧的拆分設計方法，屬于車輛懸架鋼板彈簧【技術(shù)領(lǐng)域】。先前鋼板彈簧大都是采用圖解法或ANSYS仿真驗證法，不能滿足車輛懸架等強度疊加鋼板彈簧CAD設計要求。該發(fā)明特征在于：根據(jù)車輛單輪鋼板彈簧一端所承受的載荷，設計出汽車等強度單片變厚度曲面鋼板彈簧的最大厚度，然后利用等效原理及等應力強度條件設計要求，對汽車等強度疊加鋼板彈簧進行拆分設計，從而設計得到汽車等強度疊加鋼板彈簧各片的厚度和長度。利用本發(fā)明可準確、可靠地對汽車等強度疊加鋼板彈簧進行拆分設計，并且還可降低設計及試驗費用，為鋼板彈簧的設計奠定了重要的設計技術(shù)和方法。
【專利說明】汽車等強度疊加鋼板彈簧的拆分設計方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車懸架鋼板彈簧，特別是汽車等強度疊加鋼板彈簧的解析拆分設計 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 懸架鋼板彈簧是車輛懸架系統(tǒng)的重要組成部件之一，對車身質(zhì)量起重要支撐的作 用，對車輛懸架系統(tǒng)特性具有重要影響，然而目前對于汽車等強度鋼板彈簧的拆分設計卻 一直沒有給出準確、可靠的解析設計方法，大都利用圖解法進行近似設計，然后通過反復試 驗驗證，最終確定出鋼板彈簧的設計參數(shù)。隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展及車輛行駛速度的不 斷提高，對車輛懸架鋼板彈簧的設計提出了更高的要求，汽車生產(chǎn)廠家迫切需要準確可靠 的解析設計方法，以滿足車輛行駛平順性和乘坐舒適性的要求。因此，必須建立一種準確、 可靠的汽車等強度疊加鋼板彈簧的解析拆分設計方法，即根據(jù)車輛單輪鋼板彈簧一端所承 受的載荷，設計出汽車等強度單片變厚度曲面鋼板彈簧的最大厚度理論設計值，然后利用 等效原理及等應力條件對汽車等強度鋼板彈簧進行解析拆分設計，從而得到準確、可靠的 汽車等強度疊加鋼板彈簧各片的設計厚度和長度，并且可降低設計及試驗費用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 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)問題是提供一種準確、 可靠的汽車等強度疊加鋼板彈簧的解析拆分設計方法，其中等強度單片變厚度曲面鋼板彈 簧的力學模型，如圖1所示；鋼板彈簧拆分設計示意圖，如圖2所示。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的汽車等強度疊加鋼板彈簧的解析拆分設 計方法，拆分設計流程圖如圖3所示，其技術(shù)方案實施步驟如下：
[0005] (1)等強度單片變厚度曲面鋼板彈簧最大厚度的計算：
[0006] 根據(jù)車輛單輪鋼板彈簧一端承受的載荷Fw，等強度鋼板彈簧的一半長度，寬度 b，所要求的安全許用應力[0]，及等強度單片變厚度曲面鋼板彈簧的力學模型，確定等強 度單片變厚度曲面鋼板彈簧的最大厚度h A_，具體步驟如下：
[0007] 1)根據(jù)車輛單輪鋼板彈簧一端承受的載荷Fw，等強度鋼板彈簧的一半長度，寬 度b，所要求的安全許用應力[0]，及等強度單片變厚度曲面鋼板彈簧的力學模型，確定等 強度單片變厚度曲面鋼板彈簧任意位置x處的厚度h (X)，即：
[0008]

【權(quán)利要求】
1.汽車等強度疊加鋼板彈簧的解析拆分設計方法，其具體設計步驟如下： (1) 等強度單片變厚度曲面鋼板彈簧最大厚度的計算： 根據(jù)車輛單輪鋼板彈簧一端承受的載荷Fw，等強度鋼板彈簧的一半長度I1，寬度b，所 要求的安全許用應力[σ]，及等強度單片變厚度曲面鋼板彈簧的力學模型，確定等強度單 片變厚度曲面鋼板彈簧的最大厚度hAmax，具體步驟如下： 1) 根據(jù)車輛單輪鋼板彈簧一端承受的載荷Fw，等強度鋼板彈簧的一半長度I1，寬度b， 所要求的安全許用應力[σ]，及等強度單片變厚度曲面鋼板彈簧的力學模型，確定等強度 單片變厚度曲面鋼板彈簧任意位置X處的厚度h(X)，即：
2) 根據(jù)步驟1)中所確定的等強度單片變厚度曲面鋼板彈簧任意位置X處的厚度 h(X)，確定等強度單片變厚度曲面鋼板彈簧在安裝中心處，即在X=O處的最大厚度hAmax， 即：
(2) 等強度疊加鋼板彈簧各片厚度的設計和長度的設計： I :在鋼板彈簧厚度系列中，選取第1片鋼板彈簧的設計厚度hi，其中I1iAamx ;第1片鋼 板彈簧的設計長度L1為懸架鋼板彈簧的總跨度，即L1等于一半跨度I1的兩倍，L1 = ; II :在鋼板彈簧厚度系列中選取第2片鋼板彈簧的設計厚度h2，且重疊部分的當量厚 度< =φι： +/ζ< /ιΛ_ :根據(jù)許用應力[σ]，確定第2片鋼板彈簧的一半長度的理論設計值ξ=A ，將I2 '圓整為I2，得到第2片鋼板彈簧的設計長度L2 = 212 ;若h2^hAmax， 6戶W 則拆分完畢； III :在鋼板彈簧厚度系列中選取第3片鋼板彈簧的設計厚度h3，且重疊部分的當量 厚度/Iie=^ll3+/^+Ai<?Λ_ ;根據(jù)許用應力[σ]，設計第3片鋼板彈簧的一半長度的理 論設計值/( =/, - ，將I3'圓整為I3，得到第3片鋼板彈簧的設計長度L3 = 213 ;若 h3e >Iiamx，則拆分完畢，否則執(zhí)行A步驟； A:在鋼板彈簧厚度系列中選取第i片鋼板彈簧的設計厚度匕，且重疊部分的當量厚度Aw =φ?ι+hi+Λ"+*** + /?,3 <Λ..^、；根據(jù)許用應力[σ]，設計第i片鋼板彈簧的一半長度的理 IZjLri 論設計值，將Ii'圓整為Ii,確定第i片鋼板彈簧的設計長度Li = 21i;若 k彡Iiamx，則拆分完畢；否則，令i=i+1，重復執(zhí)行A步驟，直到當i+1 =n，hne彡hAmax時， 拆分完畢； (3) 對所設計的等強度疊加鋼板彈簧進行ANSYS變形仿真驗證： 根據(jù)車輛單輪鋼板彈簧一端承受的載荷Fw，1)步驟中所確定的等強度單片變厚度曲面 鋼板彈簧，及步驟（2)中拆分設計所得到的疊加鋼板彈簧，利用ANSYS有限元分析軟件，建 立相應模型，進行靜力學變形仿真分析，具體步驟如下： a:等強度單片變厚度曲面鋼板彈簧的ANSYS建模與仿真： 根據(jù)車輛單輪鋼板彈簧一端所承受的載荷Fw，及1)步驟中所確定的等強度單片變厚度 曲面鋼板彈簧，利用ANSYS有限元分析軟件，建立等強度單片變厚度曲面鋼板彈簧的仿真 模型，進行靜力學變形仿真分析； b:等強度疊加鋼板彈簧的ANSYS建模與仿真： 根據(jù)車輛單輪鋼板彈簧一端所承受的載荷Fw，及步驟（2)中拆分設計所得到的等強度 疊加鋼板彈簧，利用ANSYS有限元分析軟件，建立等強度疊加鋼板彈簧的仿真模型，進行靜 力學變形仿真分析； c:設計等強度疊加鋼板彈簧的仿真結(jié)果對比驗證： 根據(jù)b步驟中所得到的等強度疊加鋼板彈簧的變形仿真結(jié)果，與a步驟中所得到的等 強度單片變厚度曲面鋼板彈簧的變形仿真結(jié)果，進行比較，若兩者相吻合，則表明所設計的 等強度疊加鋼板彈簧是合理的，滿足實際工程等強度疊加鋼板彈簧的設計要求及應用。
【文檔編號】G06F17/50GK104239618SQ201410445208
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】宋群, 周長城, 于曰偉, 張云山, 潘禮軍 申請人:山東理工大學