本發(fā)明涉及車輛懸架板簧，特別是高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法。

背景技術(shù)：

隨著高強(qiáng)度鋼板材料的出現(xiàn)，可采用高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧，以滿足在不同載荷下的車輛行駛平順性及懸架漸變偏頻保持不變的設(shè)計要求，其中，漸變剛度板簧的開始接觸載荷和完全接觸載荷的大小，不僅影響主簧和副簧的最大應(yīng)力，而且還影響主副簧的漸變復(fù)合夾緊剛度及懸架系統(tǒng)偏頻和車輛行駛平順性。判斷所設(shè)計的強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧是否滿足特性設(shè)計要求，不僅與各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、主副簧切線弧高和漸變間隙有關(guān)，而且還與接觸載荷有關(guān)，因此，應(yīng)根據(jù)漸變剛度板簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，首先給出接觸載荷驗(yàn)算值。然后，由于漸變剛度板簧在漸變過程中的撓度及漸變剛度計算非常復(fù)雜，且受重疊部分等效厚度計算的制約，據(jù)所查資料可知，先前國內(nèi)外一直未給出高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法。隨著車輛行駛速度及其對平順性要求的不斷提高，對高強(qiáng)度一級漸變剛度設(shè)計板簧提出了更高要求，因此，必須建立一種精確、可靠的高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法，為高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧特性仿真計算及仿真軟件開發(fā)奠定可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展、車輛行駛平順性對高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的設(shè)計要求，通過設(shè)計驗(yàn)算和仿真計算及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計所存在問題，從而提高產(chǎn)品設(shè)計水平、質(zhì)量和性能；同時，降低設(shè)計及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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、可靠的高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法，驗(yàn)算流程圖，如圖1所示。板簧采用高強(qiáng)度鋼板，寬度為b，彈性模量為E，各片板簧為以中心穿裝孔對稱的結(jié)構(gòu)，其安裝夾緊距的一半L₀為騎馬螺栓夾緊距的一半L₀；高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的一半對稱結(jié)構(gòu)如圖2所示，由主簧1和副簧2構(gòu)成，其中，主簧1的片數(shù)為n，各片主簧的厚度為h_i，一半作用長度為L_it，一半夾緊長度為L_i＝L_it-L₀/2，i＝1,2,…,n；副簧2的片數(shù)為m，各片副簧的厚度為h_Aj，一半作用長度為L_Ajt，一半夾緊長度為L_Aj＝L_Ajt-L₀/2，j＝1,2,…,m。末片主簧的下表面與首片副簧的上表面之間的主副簧漸變間隙δ_MA，其大小是由主簧初始切線弧高與副簧初始切線弧高所決定的。當(dāng)載荷達(dá)到開始起作用載荷P_k時，在騎馬螺栓夾緊距外側(cè)，末片主簧下表面與首片副簧上表面開始接觸；當(dāng)載荷達(dá)到完全接觸載荷P_w時，末片主簧下表面與首片副簧上表面完全接觸。當(dāng)載荷在[P_k,P_w]范圍內(nèi)變化時，主簧末片下表面與副簧首片上表面的接觸位置及主副簧漸變復(fù)合夾緊剛度K_kwP隨載荷而變化，從而滿足懸架偏頻保持不變的設(shè)計要求。開始接觸載荷和完全接觸載荷是由所設(shè)計漸變剛度板簧的結(jié)構(gòu)所決定的，不僅影響板簧最大應(yīng)力，而且影響板簧的漸變復(fù)合夾緊剛度。根據(jù)主簧夾緊剛度、主副簧復(fù)合夾緊剛度、主簧的厚度和片數(shù)，首片主簧的一半夾緊長度，首片副簧的一半夾緊長度，主簧初始切線弧高設(shè)計值和副簧初始切線弧高設(shè)計值，對所設(shè)計高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的開始接觸載荷和完全接觸載荷進(jìn)行驗(yàn)算，確保滿足接觸載荷及漸變復(fù)合夾緊剛度的設(shè)計要求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法，其特征在于采用以下驗(yàn)算步驟：

(1)高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的末片主簧下表面初始曲率半徑R_M0b的確定：

根據(jù)主簧初始切線弧高H_gM0，主簧片數(shù)n，各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,..,n，首片主簧的一半夾緊長度L₁，對高強(qiáng)度一級漸變剛度板簧的末片主簧下表面初始曲率半徑R_M0b進(jìn)行確定，即

(2)高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的首片副簧上表面初始曲率半徑R_A0a的確定：

根據(jù)首片副簧的一半夾緊長度L_A1，副簧初始切線弧高H_gA0，對高強(qiáng)度一級漸變剛度板簧的首片副簧上表面初始曲率半徑R_A0a進(jìn)行確定，即

(3)高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的開始接觸載荷P_k的驗(yàn)算：

A步驟：主簧根部重疊部分等效厚度h_Me的計算

根據(jù)主簧片數(shù)n，各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,..,n，對主簧根部重疊部分的等效厚度h_Me進(jìn)行計算，即

B步驟：開始接觸載荷P_k的驗(yàn)算：

根據(jù)高強(qiáng)度一級漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；首片主簧的一半夾緊跨長度L₁，步驟(1)中所確定的R_M0b，步驟(2)中所確定的R_A0a，A步驟中計算得到的度h_Me，對高強(qiáng)度一級漸變剛度板簧的開始接觸載荷P_k進(jìn)行驗(yàn)算，即

(4)高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的完全接觸載荷P_w的驗(yàn)算：

根據(jù)主簧夾緊剛度K_M，主副簧的復(fù)合夾緊剛度K_MA，及步驟(3)中驗(yàn)算所得到的P_k，對高強(qiáng)度一級漸變剛度板簧的完全接觸載荷P_w進(jìn)行驗(yàn)算，即

本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)

由于在主副簧漸變接觸過程中，漸變剛度板簧的撓度計算非常復(fù)雜，據(jù)所查資料可知，先前國內(nèi)外一直未給出高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法。本發(fā)明可根據(jù)所設(shè)計高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的主簧夾緊剛度，主副簧復(fù)合夾緊剛度，主簧的厚度和片數(shù)，首片主簧的一半夾緊長度，首片副簧的一半夾緊長度，主簧初始切線弧高，副簧初始切線弧高，對高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的開始接觸載荷和完全接觸載荷進(jìn)行驗(yàn)算。通過樣機(jī)加載變形試驗(yàn)測試可知，本發(fā)明所提供的高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法是正確的，可得到準(zhǔn)確可靠的接觸載荷驗(yàn)算值，為高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧特性的仿真計算及CAD軟件開發(fā)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)；同時，利用該方法，可對所設(shè)計漸變剛度板簧的接觸載荷進(jìn)行驗(yàn)算，確保漸變剛度滿足車輛懸架平順性的設(shè)計要，提高產(chǎn)品設(shè)計水平、質(zhì)量和性能，并且還可降低設(shè)計和試驗(yàn)測試費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說明。

圖1是高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧接觸載荷的驗(yàn)算流程圖；

圖2是高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的一半對稱結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方案

下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例：某高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的寬度b＝63mm，騎馬螺栓夾緊距的一半L₀＝50mm，彈性模量E＝200GPa。主簧片數(shù)n＝3片，各片主簧的厚度h₁＝h₂＝h₃＝7mm，首片主簧的一半作用長度L_1t＝525mm，首片主簧的一半夾緊長度L₁＝L_1t-L₀/2＝500mm，主簧夾緊剛度K_M＝51.3N/mm。副簧片數(shù)m＝2片，各片副簧的厚度h_A1＝h_A2＝12mm，首片副簧的一半作用長度L_A1t＝350m，首片副簧的一半夾緊長度為L_A1＝L_A1t-L₀/2＝325mm。主簧初始切線弧高H_gM0＝112.5mm，副簧初始切線弧高H_gA0＝21.5mm。主副簧的總復(fù)合夾緊剛度K_MA＝173.7N/mm。根據(jù)板簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主簧夾緊剛度K_M，主副簧復(fù)合夾緊剛度K_MA，主簧初始切線弧高H_gM0和副簧初始切線弧高H_gA0，對該高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的開始接觸載荷P_k和完全接觸載荷P_w進(jìn)行驗(yàn)算。

本發(fā)明實(shí)例所提供的高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法，其驗(yàn)算流程如圖1所示，具體設(shè)計步驟如下：

(1)高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的末片主簧下表面初始曲率半徑R_M0b的確定：

根據(jù)主簧片數(shù)n＝3，各片主簧的厚度h_i＝7mm，i＝1,2,..,n，首片主簧的一半夾緊長度L₁＝500mm，主簧初始切線弧高H_gM0＝112.5mm，確定該高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的末片主簧下表面初始曲率半徑R_M0b，即

(2)高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的首片副簧上表面初始曲率半徑R_A0a的確定：

根據(jù)首片副簧的一半夾緊長度L_A1＝325mm，副簧初始切線弧高H_gA0＝21.5mm，確定該高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的副首片簧上表面曲率半徑R_A0a，即

(3)高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的開始接觸載荷P_k的驗(yàn)算：

A步驟：主簧根部重疊部分等效厚度h_Me的計算

根據(jù)主簧片數(shù)n＝3，各片主簧的厚度h_i＝7mm，i＝1,2,3，對主簧根部重疊部分的等效厚度h_Me進(jìn)行計算，即

B步驟：漸變剛度板簧開始接觸載荷P_k的驗(yàn)算：

根據(jù)高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的寬度b＝63mm，彈性模量E＝200GPa；首片主簧的一半夾夾緊長度L₁＝500mm，步驟(1)中確定的R_M0b＝1188.4mm，步驟(2)中所確定的R_A0a＝2467.1mm，及A步驟中計算所得到的h_Me＝10.1mm，對該高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的開始接觸載荷P_k進(jìn)行驗(yàn)算，即

(4)高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的完全接觸載荷P_w的驗(yàn)算：

根據(jù)主簧夾緊剛度K_M＝51.3N/mm，主副簧復(fù)合夾緊剛度K_MA＝173.7N/mm，及步驟(3)中驗(yàn)算所得到的P_k＝1885N，對該高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的完全接觸載荷P_w進(jìn)行驗(yàn)算，即

通過驗(yàn)算值與設(shè)計要求值的比較可知，該高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的開始接觸載荷P_k和完全接觸載荷P_w的驗(yàn)算值P_k＝1885N和P_w＝6383N，分別與設(shè)計要求值P_k＝1883N和P_w＝6378N相吻合，絕對偏差分別為2N和6N，相對偏差分別僅為0.011％和0.094％，結(jié)果表明本發(fā)明所提供的高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的開始接觸載荷P_k和完全接觸載荷P_w的驗(yàn)算方法是正確的，可得到準(zhǔn)確可靠的接觸載荷驗(yàn)算值，為高強(qiáng)度等偏頻型一級漸變剛度板簧的切線弧高驗(yàn)證及撓度和應(yīng)力仿真計算奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法可提供產(chǎn)品的設(shè)計水平、質(zhì)量和性能，確保滿足一級漸變剛度板簧的接觸載荷、漸變剛度及懸架偏頻設(shè)計要求，提高車輛行駛平順性；同時，降低設(shè)計和試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。