端部和根部加強(qiáng)型少片主簧在端部與副簧間隙的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及端部和根部加強(qiáng)型少片主簧在端部與副簧間隙的設(shè)計(jì)方法，屬于懸架鋼板彈簧技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明可根據(jù)各片端部和根部加強(qiáng)型變截面主簧的結(jié)構(gòu)尺寸和彈性模量，首先確定出各片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)<i>G</i><i>x</i>?F<i>i</i>，及第<i>N</i>片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)<i>G</i><i>x</i>?EF；然后，根據(jù)副簧起作用載荷及<i>G</i><i>x</i>?F<i>i</i>，得到第<i>N</i>片主簧的端點(diǎn)力<i>F</i><i>N</i>；隨后，根據(jù)第<i>N</i>片主簧的根部厚度<i>h</i>2、<i>F</i><i>N</i>及<i>G</i><i>x</i>?EF，對(duì)主副簧間隙進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過仿真驗(yàn)證可知，利用方法可得到準(zhǔn)確可靠的端部和根部加強(qiáng)型少片主簧在端部平直段與副簧觸點(diǎn)之間的主副簧間隙設(shè)計(jì)值，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平和性能及車輛平順性；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。
【專利說明】
端部和根部加強(qiáng)型少片主黃在端部與副黃間隙的設(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，特別是端部和根部加強(qiáng)型少片主黃在端部與副黃 間隙的設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)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)為主、副黃，其 中，主黃在與副黃相接觸點(diǎn)位置處設(shè)計(jì)有一定的間隙，確保在大于一定載荷之后，主、副黃 接觸而一起共同工作，滿足車輛懸架對(duì)鋼板彈黃剛度的設(shè)計(jì)要求。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片鋼板彈黃的端部厚度，通常比其他各片的要偏厚一些，即大都采用端部非等構(gòu)的少 片變截面鋼板彈黃;同時(shí)，為了加強(qiáng)變截面主黃在端部和根部處的強(qiáng)度，通常在主黃端部平 直段與拋物線段之間，及根部平直段與拋物線段之間，均加設(shè)一斜線加強(qiáng)段，即采用端部非 等構(gòu)且端部和根部均帶有斜線加強(qiáng)段的少片變截面主黃。另外，由于所采用副黃的長度不 同，即副黃與主黃的接觸位置不同，因此，對(duì)于少片拋物線型變截面主、副鋼板彈黃，可分為 在端部平直段接觸和在拋物線段接觸的兩種類型，W滿足主副黃不同復(fù)合剛度的設(shè)計(jì)要 求。然后，由于端部和根部加強(qiáng)型少片變截面鋼板彈黃在任意位置變形計(jì)算非常復(fù)雜，先前 一直未能給出端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)處的主、副黃 間隙的設(shè)計(jì)方法。
[0003] 盡管先前曾有人給出了少片斜線型變截面鋼板彈黃的設(shè)計(jì)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黃的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，該方法 主要是針對(duì)端部等構(gòu)的少片拋物型變截面鋼板彈黃進(jìn)行設(shè)計(jì)，其不足之處是不能滿足端部 非等構(gòu)的少片變截面鋼板彈黃的設(shè)計(jì)要求，更不能滿足端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃 在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)處的主、副黃間隙的設(shè)計(jì)。隨著計(jì)算機(jī)及有限元仿真軟件的發(fā) 展，目前盡管有人曾對(duì)端部非等構(gòu)的少片變截面主黃的變形，采用ANSYS建模仿真法，但是 該方法僅能對(duì)給出實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的少片變截面鋼板彈黃的變形或剛度進(jìn)行仿真驗(yàn)證，不能 提供精確的解析設(shè)計(jì)式，更不能滿足車輛快速發(fā)展及對(duì)懸架鋼板彈黃現(xiàn)代化CAD設(shè)計(jì)軟件 開發(fā)的要求。
[0004] 因此，必須建立一種精確、可靠的端部和根部加強(qiáng)型少片主黃在端部平直段與副 黃接觸點(diǎn)處的主、副黃間隙的設(shè)計(jì)方法，滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展及對(duì)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，提高車輛行駛平 順性和安全性;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】

[0005] 針對(duì)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、 可靠的端部和根部加強(qiáng)型少片主黃在端部與副黃間隙的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)流程圖，如圖1所 示。端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主副黃是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)的彈黃可看作懸臂梁， 即對(duì)稱中屯、線作為一半彈黃的根部固定端，主黃的端部受力點(diǎn)和副黃觸點(diǎn)分別看作為主黃 端點(diǎn)和副黃端點(diǎn)。端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示， 其中，包括：主黃1，根部墊片2,副黃3,端部墊片4;主黃1各片的一半長度為L，由根部平直 段、根部斜線段、拋物線段、端部斜線段和端部平直段五段構(gòu)成，根部斜線段和端部斜線段 對(duì)變截面彈黃起加強(qiáng)作用;每片根部平直段的厚度為h2,安裝間距的一半為13,拋物線段的 根部厚度為h2p，拋物線段的端部厚度為blip,即拋物線段的厚度比i3i = hlip/h2p;根部斜線段 的長度為A 12,即根部斜線段的厚度比γ =h2p/h2,根部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離b = kl3;拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2p = kl3-Ab，拋物線段的端部到主黃端點(diǎn)的 距離hip;主黃1各片端部平直段為非等構(gòu)，即第1片主黃端部平直段的厚度和長度，大于其 他各片的厚度和長度，各片端部平直段的厚度和長度分別為hli和hi;端部斜線段的長度為 Δ1ι，即端部斜線段的厚度比y = hii/hiip;主黃1的各片根部平直段及與副黃3的根部平直段 之間設(shè)有根部墊片2,主黃1的端部平直段之間設(shè)有端部墊片4,端部墊片的材料為碳纖維復(fù) 合材料，用來降低彈黃工作所產(chǎn)生的摩擦噪聲；副黃3的一半長度為La,即副黃3的端部接觸 點(diǎn)到主黃1端點(diǎn)的水平距離為1〇;主黃1的第N片端部平直段與副黃3的端部接觸點(diǎn)之間設(shè)有 一定的主、副黃間隙δ，Κ滿足副黃起作用載荷的要求。在主黃的各片結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料特性參 數(shù)、副黃長度、副黃起作用載荷給定情況下，對(duì)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃在端部平 直段與副黃觸點(diǎn)之間的主副黃間隙進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的端部和根部加強(qiáng)型少片主黃在端部與副黃 間隙的設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用W下設(shè)計(jì)步驟：
[0007] (1)各片端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-fi計(jì)算：
[000引根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的一半長度L，寬度b，彈性模量E，安裝間 距的一半13,根部斜線段的長度Δ 12,端部斜線段的長度Δ1ι，根部斜線段的根部到主黃端 點(diǎn)的距離b = kl3,拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離I2p = kl3-Al2,根部斜線段的厚度 比γ，端部斜線段的厚度比μ;第i片主黃的拋物線段的厚度比扣，第i片主黃端部斜線段的 根部到彈黃端點(diǎn)的距離1?ιρ=?2βΛ第i片主黃的端部平直段的長度1?ι = 1?ιρ-Δ1ι，其中，i =1，2,…，N，N為主黃片數(shù)，對(duì)各片端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-fi進(jìn)行 計(jì)算，即
[0009]
[0010] (2)第N片端部和根部加強(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-EF計(jì)算：
[0011] 根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的一半長度L，寬度b，彈性模量E，根部斜 線段的長度A b，端部斜線段的長度Δ h，根部斜線段的厚度比γ，端部斜線段的厚度比μ; 根部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12,拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離bp，第Ν片主黃 的拋物線段的厚度比陸，第N片主黃的端部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離1?Νρ=?2βΝ2,第N 片主黃的端部平直段的長度1ιν=1ινρ-Δ1ι;副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離1〇;對(duì)第Ν片端 部和根部加強(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-EF進(jìn)行計(jì)算，即
[0012]
[0014] (3)副黃起作用載荷下的第N片端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)力Fn計(jì)算：
[0015] I步驟:根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的根部平直段的厚度h2,及步驟 (1)中計(jì)算得到的各片主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Fi，確定各片主黃的一半剛度Kmi，即
[0016]
[0017] II步驟:根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的副黃起作用載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P，及I步驟中所 確定的各片主黃的一半剛度Kmi，對(duì)副黃起作用載荷下的第N片端部和根部加強(qiáng)型變截面主 黃的端點(diǎn)力Fn進(jìn)行計(jì)算，即
[001 引
[0019] (4)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃在端部平直段與副黃觸點(diǎn)之間的主副黃間 隙S設(shè)計(jì):根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的根部平直段的厚度h2，II步驟中計(jì)算得到的 第N片主黃的端點(diǎn)力Fn，及步驟(2)中計(jì)算得到的Gx-ef，對(duì)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃 在端部平直段與副黃觸點(diǎn)之間的主副黃間隙δ進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
[0020]
[0021] 本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)
[0022] 由于端部和根部加強(qiáng)型少片變截面鋼板彈黃在任意位置變形計(jì)算非常復(fù)雜，因 此，先前一直未能給出在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)處的主、副黃間隙的設(shè)計(jì)方法。盡管有人 曾對(duì)端部加強(qiáng)型少片拋物線型變截面主、副黃間隙采用ANSYS建模仿真法，但是該方法僅能 對(duì)給出實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的鋼板彈黃的變形進(jìn)行仿真驗(yàn)證，不能提供精確的解析設(shè)計(jì)式，更不 能滿足車輛快速發(fā)展及對(duì)少片變截面鋼板彈黃現(xiàn)代化CA的受計(jì)軟件開發(fā)的要求。
[0023] 本發(fā)明可根據(jù)各片端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的結(jié)構(gòu)尺寸、彈性模量，首 先確定出各片主黃在端點(diǎn)位置處的變形系數(shù)，及第N主黃在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)處的 變形系數(shù);然后，通過各片在端點(diǎn)位置處的變形系數(shù)及剛度，得到第N片主黃在端點(diǎn)所承受 的載荷;隨后，根據(jù)所得到的第N片主黃在端點(diǎn)所承受的載荷，及第N片主黃在端部平直段與 副黃接觸點(diǎn)位置處的變形系數(shù)，對(duì)在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)位置處的主、副黃間隙進(jìn)行 設(shè)計(jì)。
[0024] 通過設(shè)計(jì)實(shí)例及ANSYS仿真驗(yàn)證可知，該方法可得到準(zhǔn)確、可靠的端部和根部加強(qiáng) 型少片變截面主黃在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)位置處的主、副黃間隙設(shè)計(jì)值，為端部和根 部加強(qiáng)型少片變截面鋼板彈黃的主、副黃間隙提供了可靠的設(shè)計(jì)方法，并且為CAD軟件開發(fā) 奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法，可提高車輛懸架變截面主、副鋼板彈黃的設(shè)計(jì)水平、 產(chǎn)品質(zhì)量和性能，降低懸架彈黃質(zhì)量和成本，提高車輛的運(yùn)輸效率和行駛平順性；同時(shí)，還 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】
[0025] 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。
[0026] 圖1是端部和根部加強(qiáng)型少片主黃在端部與副黃間隙的設(shè)計(jì)流程圖；
[0027] 圖2是端部和根部加強(qiáng)型少片主黃的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)示意圖；
[00%]圖3是實(shí)施例一的端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的變形仿真云圖；
[0029] 圖4是實(shí)施例二的端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的變形仿真云圖。 具體實(shí)施方案
[0030] 下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031] 實(shí)施例一:某端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的片數(shù)N=2,其中，各片主黃的一 半長度L = 575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200G化，根部平直段的厚度h2 = 11.43mm，安裝 間距的一半l3 = 55mm，根部斜線段的長度Al2 = 30mm，端部斜線段的長度Ah = 30mm;根部 斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2 = レl3 = 520mm，拋物線的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2p = kl3-Δ l2 = 490mm;拋物線段的根部厚度h2p= 10.29mm，即根部斜線段的厚度比丫 =h2p/h2 = 0.90;第1片主黃的拋物線段的端部厚度hiip = 5.66mm，即第1片主黃的拋物線段的厚度比 0ι = 1η?ρ/ν = 〇.55,第2片主黃的拋物線段的端部厚度hi2p = 4.5mm，即第2片主黃的拋物線 段的厚度比e2 = hi2p/h2p = 0.44;第1片主黃的端部平直段的厚度hii = 6.62mm，2片主黃的端 部平直段的厚度hi2 = 5.27mm，即端部斜線段的厚度比μ = hllAllp = hl2Al2p = 1.17;第l片主 黃端部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離hip = l2&2=148.23mm，第2片主黃的端部斜線段的 根部到主黃端點(diǎn)的距離Ii2p = l2&2 = 94.86mm;第1片主黃的端部平直段的長度1ιι = 1ι?ρ-Δ h=118.23mm，第2片主黃的端部平直段的長度h2 = h2p-Mi = 64.86mm。副黃的一半長度La = 525mm，副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離l〇 = kLA=50mm，當(dāng)大于副黃起作用載荷時(shí)，副黃 觸點(diǎn)與主黃端部平直段內(nèi)某點(diǎn)相接觸。設(shè)計(jì)所要求的副黃起作用載荷的一半即單端點(diǎn)載荷 P=1200N，對(duì)該端部和根部加強(qiáng)型少片變截面鋼板彈黃在端部平直段與副黃觸點(diǎn)之間的主 副黃間隙進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0032] 本發(fā)明實(shí)例所提供的端部和根部加強(qiáng)型少片主黃在端部與副黃間隙的設(shè)計(jì)方法， 其設(shè)計(jì)流程如圖1所示，具體步驟如下：
[0033] (1)各片端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-fi計(jì)算：
[0034] 根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的一半長度L = 575mm，寬度b = 60mm，彈性 模量E = 200GPa，安裝間距的一半l3 = 55mm，根部斜線段的長度Δ l2 = 30mm，端部斜線段的長 度Ah = 30mm，根部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2 = 520mm，拋物線的根部到主黃端點(diǎn) 的距離l2p = 490mm;第1片主黃的拋物線段的厚度比& = 0.55,第2片主黃的拋物線段的厚度 比阮=0.44,第1片主黃端部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離hip=148.23mm，第2片主黃的 端部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離1i2p = 94.86mm;第1片主黃的端部平直段的長度hi = 118.23mm，第2片主黃的端部平直段的長度112 = 64.86mm;根部斜線段的厚度比丫 =0.90,端 部斜線段的厚度比μ=1.17,對(duì)第1片、第2片端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-F1、Gx-F2分別進(jìn)行計(jì)算，即
[0035]
[0038] (2)第2片端部和根部加強(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)(Vef計(jì)算：
[0039] 根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的一半長度L = 575mm，寬度b = 60mm，彈性 模量E = 200GPa，根部斜線段的長度Δ l2 = 30mm，端部斜線段的長度Δ h = 30mm，根部斜線段 的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2 = 520mm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2p = 490mm;第2片 主黃的拋物線段的厚度比& = 0.44,第2片主黃的端部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離1?2ρ = 94.86mm，第2片主黃的端部平直段的長度112 = 64.86mm，根部斜線段的厚度比丫 =0.90， 端部斜線段的厚度比μ=1.17,副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離lo = 50mm，對(duì)第2片主黃端 部和根部加強(qiáng)型變截面在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-ef進(jìn)行計(jì)算，即
[0040]
[0041] (3)副黃起作用載荷下的第2片端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)力F2計(jì)算：
[0042] I步驟：根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的根部平直段的厚度h2 = 11.43mm，及步驟（1)中計(jì)算得到的 Gx-fi = 121.53mm4/N 和 Gx-f2 = 127.33mm4/N，確定第 1 片、第 2片端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的一半剛度Kmi、Km2,分別為
[0045] II步驟:根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的副黃起作用載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P=1200N，及I步 驟中所確定的KMi = 12.29N/mm和KM2=11.73N/mm，對(duì)副黃起作用載荷下的第2片端部和根部 加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)力F2進(jìn)行計(jì)算，即
[0046]
[0047] (4)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃在端部平直段與副黃觸點(diǎn)之間的主副黃間 隙S設(shè)計(jì)：
[004引根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的根部平直段的厚度h2 = ll.43mm，II步驟中 計(jì)算所得到的F2 = 586.01N，及步驟(2)中計(jì)算得到的Gx-EF=104.09mm4/N，對(duì)端部和根部加 強(qiáng)型少片變截面主黃在端部平直段與副黃觸點(diǎn)之間的主副黃間隙δ進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
[0049]
[0050] 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該端部和根部加強(qiáng)型少片變截面鋼板彈黃的主 黃結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，建立該端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)的 ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng)格，并在仿真模型的根部施加固定約束，在端點(diǎn)施加集中載荷Ρ = 1200Ν，對(duì)該端部和根部加強(qiáng)型少片變截面鋼板彈黃主黃的變形進(jìn)行ANSYS仿真，所得到的 主黃變形仿真云圖，如圖3所示，其中，該主黃在距離端部位置50mm處的變形量δ = 40.63mm。
[0051] 可知，在相同載荷情況下，該主黃變形量的ANSYS仿真驗(yàn)證值δ = 40.63mm，與主副 黃間隙設(shè)計(jì)值S = 40.85mm相吻合，相對(duì)偏差僅為0.54%;結(jié)果表明該發(fā)明所提供的端部和 根部加強(qiáng)型少片主黃在端部與副黃間隙的設(shè)計(jì)方法是正確的，參數(shù)設(shè)計(jì)值是準(zhǔn)確可靠的。
[0052] 實(shí)施例二:某端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的片數(shù)N=2,其中，各片主黃的一 半長度L = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200G化，各片根部平直段的厚度h2 = 14.79mm， 安裝間距的一半l3 = 60mm，根部斜線的段長度Δ l2 = 30mm，端部斜線段的長度Δ h = 30mm; 根部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2 = kl3 = 540mm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離 l2p = レl3-Δl2 = 510mm;拋物線段的根部厚度h2p=13.31mm，即根部斜線段的厚度比丫 = h2p/h2 = 0.90;第1片主黃的拋物線段的端部厚度hiip = 7.32mm，即第1片主黃的拋物線段的 厚度比ei = hiip/h2p = 0.55;第2片主黃的拋物線段的端部厚度hi2p = 5.86mm，即第2片主黃的 拋物線段的厚度比e2 = hi2p/h2p = 0.44;第1片主黃的端部平直段的厚度1ηι = 8.56πιπι，2片主 黃的端部平直段的厚度hi2 = 6.86mm，即端部斜線段的厚度比y = hiiAiip = hi2/hi2p=1.17; 第1片主黃端部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離liip = l2&2 = 154.28mm，第2片主黃端部斜 線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離li2p = b化2 = 98.74mm;第1片主黃端部平直段的長度hi = hip-Δ h = 124.28mm，第2片主黃端部平直段的長度1?2 = 1?2ρ-Δ h = 68.74mm。副黃的一半 長度LA=560mm，即副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離l〇 = kLA = 40mm，副黃觸點(diǎn)與主黃端部 平直段之間設(shè)有主副黃間隙。設(shè)計(jì)所要求的副黃起作用載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P = 3000N，對(duì)該端部和根部加強(qiáng)型少片變截面鋼板彈黃在端部平直段與副黃觸點(diǎn)之間的主副 黃間隙進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0053] 采用與實(shí)施例一相同的設(shè)計(jì)方法和步驟，對(duì)該端部和根部加強(qiáng)型少片變截面鋼板 彈黃在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)處的主副黃間隙進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體步驟如下：
[0054] (1)各片端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-fi計(jì)算：
[0055] 根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的一半長度L = 600mm，寬度b = 60mm，彈性 模量E = 200GPa，安裝間距的一半l3 = 60mm，根部斜線段的長度Δ l2 = 30mm，端部斜線段的長 度Ah = 30mm，根部斜線段的厚度比γ =0.90,端部斜線段的厚度比μ= 1.17,根部斜線段 的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2 = 540mm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2p = 510mm，第1片 主黃的拋物線段的厚度比執(zhí)= 0.55、第2片主黃的拋物線段的厚度比& = 0.44;第1片主黃端 部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離hip = 154.28mm，第2片主黃端部斜線段的根部到主黃端 點(diǎn)的距離li2p = 98.74mm，第1片主黃端部平直段的長度hi = 124.28mm，第2片主黃端部平直 段的長度112 = 68.74mm，對(duì)第1片、第2片端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-F1、Gx-F2分別進(jìn)行計(jì)算，即
[0化6]
[0化7]
[0059] (2)第2片端部和根部加強(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)(Vef計(jì)算：
[0060] 根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的一半長度L = 600mm，寬度b = 60mm，彈性 模量E = 200G化，根部斜線段的長度Δ l2 = 30mm，端部斜線段的長度Δ h = 30mm，根部斜線段 的厚度比γ =0.90,端部斜線段的厚度比μ=1.17,根部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離b = 540mm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2p = 510mm，第2片主黃的拋物線段的厚度比& = 0.44,第2片主黃端部斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離1ι2ρ = 98.74mm，第2片主黃的端部 平直段的長度112 = 68.74mm，副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離l〇 = 40mm，對(duì)第2片端部和根 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-EF進(jìn)行計(jì)算，即
[0061]
[0062] (3)副黃起作用載荷下的第2片端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)力F2計(jì)算：
[0063] I步驟：根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的根部平直段的厚度h2 = 14.79mm，及步驟（1)中計(jì)算得到的 Gx-fi = 137.48mm4/N 和 Gx-f2 = 144.04mm4/N，確定第 1 片、第 2片端部和根部加強(qiáng)型變截面主黃的一半剛度Kmi、Km2,分別為
[0066] II步驟:根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的副黃起作用載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P = 3000N，及I步 驟中所確定的KMi = 23.53N/mm和KM2 = 22.46N/mm，對(duì)副黃起作用載荷下的第2片端部和根部 加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)力F2進(jìn)行計(jì)算，即
[0067]
[0068] (4)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃在端部平直段與副黃觸點(diǎn)之間的主副黃間 隙S設(shè)計(jì):根據(jù)主黃的根部平直段的厚度h2 = 14.79mm，II步驟中計(jì)算得到的F2 = 1465.10N， 及步驟(2)中計(jì)算得到的Gx-EF=123.80mm4/N，對(duì)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃在端部 平直段與副黃觸點(diǎn)之間的主副黃間隙δ進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
[0069]
[0070] 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該端部和根部加強(qiáng)型少片變截面鋼板彈黃的主 黃結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，建立該端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主黃的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)的 ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng)格，并在仿真模型的根部施加固定約束，在端點(diǎn)施加集中載荷Ρ = 3000Ν，對(duì)該端部和根部加強(qiáng)型少片變截面鋼板彈黃主黃的變形進(jìn)行ANSYS仿真，所得到的 主黃變形仿真云圖，如圖4所示，其中，該主黃在距離端部位置40mm處的變形量δ = 56.52mm。 [OOW 可知，在相同載荷情況下，該主黃變形量的ANSYS仿真驗(yàn)證值δ = 56.52mm，與主副 黃間隙設(shè)計(jì)值S = 56.06mm相吻合，相對(duì)偏差僅為0.81%;結(jié)果表明該發(fā)明所提供的端部和 根部加強(qiáng)型少片主黃在端部與副黃間隙的設(shè)計(jì)方法是正確的，參數(shù)設(shè)計(jì)值是準(zhǔn)確可靠的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.端部和根部加強(qiáng)型少片主簧在端部與副簧間隙的設(shè)計(jì)方法，其中，端部和根部加強(qiáng) 型少片變截面主簧的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)，由根部平直段、根部斜線段、拋物線段、端部斜線段和 端部平直段5段構(gòu)成，根部斜線段和端部斜線段對(duì)變截面主簧起加強(qiáng)作用;各片主簧的端部 平直段非等構(gòu)，即第1片的端部平直段的厚度和長度，大于其他各片的厚度和長度;在主簧 的端部平直段與副簧觸點(diǎn)之間設(shè)計(jì)有一定的主、副簧間隙，以滿足副簧起作用載荷的設(shè)計(jì) 要求;在主簧的各片結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料特性參數(shù)、副簧長度、副簧起作用載荷給定情況下，對(duì)端 部和根部加強(qiáng)型少片變截面主簧在端部平直段與副簧觸點(diǎn)之間的主副簧間隙進(jìn)行設(shè)計(jì)，具 體設(shè)計(jì)步驟如下： (1) 各片端部和根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Fl計(jì)算： 根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主簧的一半長度L，寬度b，彈性模量E，安裝間距的 一半13,根部斜線段的長度A 12,端部斜線段的長度Ah，根部斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的 距離12 = L-13,拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12p = L-13_A 12,根部斜線段的厚度比γ， 端部斜線段的厚度比μ;第i片主簧的拋物線段的厚度比隊(duì)，第i片主簧端部斜線段的根部到 彈簧端點(diǎn)的距離1η Ρ = 12βΛ第i片主簧的端部平直段的長度luzlup-Ah，其中，i = l， 2,…，N，N為主簧片數(shù)，對(duì)各片端部和根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Fl進(jìn)行計(jì) 算，即(2) 第N片端部和根部加強(qiáng)型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-EF 計(jì)算： 根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主簧的一半長度L，寬度b，彈性模量E，根部斜線段 的長度Δ12,端部斜線段的長度Ah，根部斜線段的厚度比Y，端部斜線段的厚度比μ;根部 斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離1 2,拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12Ρ，第Ν片主簧的拋 物線段的厚度比βΝ，第Ν片主簧的端部斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離1 1Νρ = 12βΝ2,第Ν片主 簧的端部平直段的長度11Ν=1 1Νρ_Α11;副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇;對(duì)第Ν片端部和 根部加強(qiáng)型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)G X-EF進(jìn)行計(jì)算，即(3) 副簧起作用載荷下的第N片端部和根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)力Fn計(jì)算： I步驟:根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主簧的根部平直段的厚度h2，及步驟(1)中計(jì) 算得到的各片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Fl，確定各片主簧的一半剛度KMl，即II步驟:根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的副簧起作用載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P，及I步驟中所確定 的各片主簧的一半剛度KMl，對(duì)副簧起作用載荷下的第N片端部和根部加強(qiáng)型變截面主簧的 端點(diǎn)力Fn進(jìn)行計(jì)算，BP(4) 端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主簧在端部平直段與副簧觸點(diǎn)之間的主副簧間隙δ 設(shè)計(jì):根據(jù)端部和根部加強(qiáng)型變截面主簧的根部平直段的厚度h2，II步驟中計(jì)算得到的第Ν 片主簧的端點(diǎn)力Fn，及步驟(2)中計(jì)算得到的GX-EF，對(duì)端部和根部加強(qiáng)型少片變截面主簧在 端部平直段與副簧觸點(diǎn)之間的主副簧間隙S進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK105824997SQ201610140840
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月12日
【發(fā)明人】周長城, 王炳超, 于曰偉, 王鳳娟, 邵明磊, 趙雷雷, 張?jiān)粕?
【申請(qǐng)人】周長城