端部接觸式少片根部加強(qiáng)型副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及車輛懸架鋼板彈黃，特別是端部接觸式少片根部加強(qiáng)型副黃根部厚度 的設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于少片變截面鋼板彈黃，為了滿足變剛度的要求，通常將其設(shè)計(jì)為少片變截面 主副黃。由于少片變截面主黃的第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片主黃的端部平直段的厚度，通常比其他各片主黃 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)的少片拋物線型變截面主副鋼 板彈黃；同時(shí)，為了加強(qiáng)少片拋物線型變截面主副黃的應(yīng)力強(qiáng)度，通常在根部平直段與拋物 線段之間增設(shè)一斜線段，即采用根部加強(qiáng)型的少片變截面主副黃。另外，由于為了滿足主副 黃不同復(fù)合剛度的設(shè)計(jì)要求，通常采用不同長度的副黃，即主黃與副黃的接觸位置也不同， 因此，主副黃可分為端部接觸式和非端部接觸式，其中，在副黃根部平直段厚度及片數(shù)給定 情況下，端部接觸式主副黃的復(fù)合剛度大于非端部接觸式的復(fù)合剛度。副黃根部平直段的 厚度決定主副黃的復(fù)合剛度大小，對車輛行駛平順性具有重要影響;然后，由于主黃端部平 直段非等構(gòu)，副黃的長度小于主黃的長度，同時(shí)，根部設(shè)有斜線加強(qiáng)段，因此，端部接觸式少 片根部加強(qiáng)型主副黃的根部平直段的厚度設(shè)計(jì)非常負(fù)責(zé)，先前一直未能給出副黃厚度設(shè)計(jì) 方法，無法滿足目前車輛行業(yè)快速發(fā)展及對懸架少片變截面主副鋼板彈黃精確設(shè)計(jì)的要 求。因此，必須建立一種精確、可靠的端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副黃的副黃根部平直段 厚度的設(shè)計(jì)方法，滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展及對少片變截面主副鋼板彈黃精確設(shè)計(jì)的要求， 提高變截面鋼板彈黃的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能及車輛行駛平順性；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)及試 驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。

【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)問題是提供一種簡便、 可靠的端部接觸式少片根部加強(qiáng)型副黃根部厚度的設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)流程如圖1所示。端部 接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副黃為對稱結(jié)構(gòu)，可將一半對稱結(jié)合主副黃看作懸臂梁， 即將對稱中屯、線看作一半彈黃的固定根部，將主黃端部受力點(diǎn)和副黃觸點(diǎn)受力點(diǎn)分別看作 一半主黃和副黃的端點(diǎn)，其一半對稱結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，包括:主黃1，根部墊片2,副黃 3,端部墊片4,主黃1和副黃3的各片是由根部平直段、斜線段、拋物線段、端部平直段四段構(gòu) 成，其中，斜線段對鋼板彈黃根部起加強(qiáng)作用，主黃和副黃的寬度為b，安裝間距的一半13， 斜線段的長度為A 1，彈性模量為E。主黃1的各片根部平直段之間、副黃3的各片根部平直段 之間、及主黃1與副黃3之間均設(shè)置有根部墊片2;主黃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(fù)合材料，W防止工作時(shí)產(chǎn)生摩擦噪聲。各片主黃的根部 平直段的厚度為h2M，寬度為b，一半長度為Lm,斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離為12M，斜線段 的端部到主黃端點(diǎn)的距離為l2Mp;各片主黃的斜線段的端部厚度為h2Mp，斜線段的厚度比Tm = h2Mp/h2M;各片主黃的端部平直段非等構(gòu)，即第I片主黃的端部平直段的厚度和長度，大于 其他各片主黃的端部平直段的厚度和長度;各片主黃的端部平直段的厚度和長度分別為hli 和hi,拋物線段的厚度比為權(quán)=1111/1121?。，1 = 1，2^''，111，111為主黃片數(shù)。
[0004] 副黃的一半長度為La,副黃斜線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離為12A，副黃斜線段的 端部到副黃端點(diǎn)的距離為l2Ap;副黃片數(shù)為n，各片副黃的根部平直段的厚度h2A為待設(shè)計(jì)值， 斜線段的厚度比丫 A = h2Ap/h2A即斜線段的端部厚度為h2Ap= TAlm;各片副黃拋物線段的厚 度比為eW = hAu/h2Ap，端部平直段的厚度為hAU = ewh2Ap，端部平直段的長度/Al廣錢,./2Ap，i =1，2,…，n。在各片主黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副黃長度和片數(shù)、副黃斜線段的厚度比和拋物線段的 厚度比、彈性模量及主副黃復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值給定情況下，對端部接觸式少片根部加強(qiáng) 型變截面主副黃的副黃根部平直段的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0005] 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根部加強(qiáng)型副黃根部厚度 的設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用W下計(jì)算步驟：
[0006] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei計(jì)算：
[0007] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主黃的一半長度Lm,寬度b，斜線段長度Al,彈性模量 E，主黃拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2Mp，主黃斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M，主 黃斜線段的厚度比TM,主黃片數(shù)m，其中，第i片主黃的拋物線段的厚度比0i，i = l，2,…，m， 對端點(diǎn)受力情況下的各片主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei進(jìn)行計(jì)算，即
[000引
[0009] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主黃在端部平直段與副黃接觸點(diǎn) 處的變形系數(shù)Gx-DE計(jì)算：
[0010] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主黃的一半長度Lm,寬度b，斜線段長度Al,彈性模量 E，主黃拋物線段的根部到主彈黃端點(diǎn)的距離l2Mp，主黃斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M， 主黃斜線段的厚度比TM,主黃片數(shù)m，其中，第m片主黃的拋物線段的厚度比Pm,副黃觸點(diǎn)與 主黃端點(diǎn)的水平距離1〇,對端點(diǎn)受力情況下的第m片主黃在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)處的 變形系數(shù)Gx-DE進(jìn)行計(jì)算，即
[0011]
[0012] (3)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-Ezm計(jì)算:根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主黃的一半長度Lm,寬度b，斜線段長度Al,彈性模 量E，主黃拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2Mp，主黃斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M， 主黃斜線段的厚度比Tm,主黃片數(shù)m，其中，第m片主黃的拋物線段的厚度比Pm,副黃觸點(diǎn)與 主黃端點(diǎn)的水平距離1〇,對主副黃接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ezm 進(jìn)行計(jì)算，即 「00131
[0015] (4)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主黃在端部平直段與副 黃接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-DEz計(jì)算：
[0016] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主黃的一半長度Lm,寬度b，斜線段長度Al,彈性模量 E，主黃拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2Mp，主黃斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M，主 黃斜線段的厚度比Tm,主黃片數(shù)m，其中，第m片主黃的拋物線段的厚度比拉，副黃觸點(diǎn)與主 黃端點(diǎn)的水平距離1〇,對主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主黃在端部平直段與副黃接觸 點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-DEz進(jìn)行計(jì)算，即
[00171
[001引（5)端點(diǎn)受力情況下的n片根部加強(qiáng)型變截面疊加副黃的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT計(jì) 算：
[0019]根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面副黃的一半長度La,寬度b，斜線段長度Al,彈性模量 E，副黃拋物線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離l2Ap，副黃斜線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離12A3， 副黃斜線段的厚度比TA,副黃片數(shù)n，其中，各片副黃的拋物線段的厚度比齡，對n片疊加副 黃的的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT進(jìn)行計(jì)算，即 [00201
[0021] (6)端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面副黃的根部平直段厚度Im設(shè)計(jì)：
[0022] 根據(jù)主副黃的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值Kmat,主黃片數(shù)m，各片主黃的根部平直段的厚 度h2M，步驟（1)中計(jì)算得到的Gx-Ei,步驟(2)中計(jì)算得到的Gx-DE,步驟(3)中計(jì)算得到的Gx-Ezm, 步驟(4)中計(jì)算得到的Gx-DEz,及步驟(5)中計(jì)算得到的Gx-EAT,對該端部接觸式少片根部加強(qiáng) 型變截面主副黃的副黃根部平直段的厚度h2A進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
[0023]
[0024] 本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)
[0025] 由于端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副黃的根部具有斜線加強(qiáng)段、端部平直段非等 構(gòu)、副黃長度與主黃長度不相等，且第m片主黃除了受端點(diǎn)力之外，還受副黃觸點(diǎn)支撐力的 作用，主副黃的變形及內(nèi)力存有禪合，致使各片主黃和副黃的端點(diǎn)力及變形的分析計(jì)算非 常復(fù)雜，因此，先前一直未能給出端部接觸式少片根部加強(qiáng)型副黃根部厚度的設(shè)計(jì)方法。本 發(fā)明可根據(jù)端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副黃的各片主黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副黃長度和片數(shù)、 副黃斜線段的厚度比和拋物線段的厚度比、彈性模量及主副黃復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值，對端 部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副黃的副黃根部平直段厚度進(jìn)行精確設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)實(shí)例及 ANSYS仿真驗(yàn)證可知，利用該方法可得到準(zhǔn)確、可靠的端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主 副黃的副黃根部平直段厚度的計(jì)算值，為端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面副黃根部厚度 設(shè)計(jì)提供了可靠的設(shè)計(jì)方法。利用該方法可提高少片變截面主副鋼板彈黃的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn) 品質(zhì)量和性能，確保滿足主副黃復(fù)合剛度的設(shè)計(jì)要求，提高車輛行駛平順性；同時(shí)，還可降 低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
【附圖說明】
[0026] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說明。
[0027] 圖1是端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副黃的副黃根部厚度的設(shè)計(jì)流程圖；
[0028] 圖2是端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副黃的一半對稱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖3是實(shí)施例一端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副黃的ANSYS變形仿真云圖；
[0030] 圖4是實(shí)施例二端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副黃的ANSYS變形仿真云圖。 具體實(shí)施方案
[0031 ]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032] 實(shí)施例一:某端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的 長度Al = 30mm，安裝間距的一半l3 = 55mm，彈性模量E = 200G化;其中，