非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
【專利摘要】本發(fā)明涉及非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，屬于懸架鋼板彈簧技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明可根據(jù)各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副簧長度和片數(shù)、副簧斜線段的厚度比及拋物線段的厚度比、彈性模量、主副簧復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值，對非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的副簧根部平直段的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過實(shí)例及仿真驗(yàn)證可知，該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法是正確的，可得到準(zhǔn)確可靠的副簧根部厚度設(shè)計(jì)值，為非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧設(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簧的設(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)，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。
【專利說明】
非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)明涉及車輛懸架鋼板彈簧，特別是非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。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于第1片變截面主簧的受力復(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片主簧的端部平直段的厚度，通常比其他各片主簧的偏厚 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簧； 同時(shí)，為了加強(qiáng)少片拋物線型變截面主副簧的應(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簧。另外，由于為了滿足主副簧不同 復(fù)合剛度的設(shè)計(jì)要求，通常采用不同長度的副簧，即主簧與副簧的接觸位置也不同，因此， 主副簧可分為端部接觸式和非端部接觸式，其中，在副簧根部平直段厚度及片數(shù)給定情況 下，非端部接觸式主副簧的復(fù)合剛度小于端部接觸式的復(fù)合剛度。副簧根部平直段的厚度 決定主副簧的復(fù)合剛度大小，對車輛行駛平順性具有重要影響;然后，由于各片主簧的端部 平直段非等構(gòu)，副簧的長度小于主簧的長度，同時(shí)，根部設(shè)有斜線加強(qiáng)段，因此，非端部接觸 式少片根部加強(qiáng)型主副簧的根部平直段的厚度設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，先前一直未能給出副簧厚度 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簧精確設(shè)計(jì)的 要求。因此，必須建立一種精確、可靠的非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的副簧根部平 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簧精確設(shè)計(jì)的要 求，提高變截面鋼板彈簧的設(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、 可靠的非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，其設(shè)計(jì)流程圖，如圖1所 示。非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧為對稱結(jié)構(gòu)，可將對稱的一半彈簧看作懸臂梁，即 將對稱中心線看作一半彈簧的固定根部，將主簧端部受力點(diǎn)和副簧觸點(diǎn)看作一半對稱結(jié)構(gòu) 主副簧的端點(diǎn)，其一半對稱結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，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， 斜線段對鋼板彈簧起加強(qiáng)作用;主簧1的各片根部之間和與副簧3及其各片根部之間設(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4的材料為碳纖維復(fù) 合材料，以防止工作時(shí)產(chǎn)生摩擦噪聲。其中，主簧1和副簧3的寬度為b，安裝間距的一半1 3， 斜線段的長度為A 1，彈性模量為E;主簧1的一半長度為LM，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn) 的距離為12M，主簧斜線段的端部到主簧端點(diǎn)的距離為1 2MP;主簧片數(shù)為m，各片主簧的根部平 直段的厚度為h2M，主簧斜線段的端部厚度為h 2Mp，主簧斜線段的厚度比YM=h2Mp/h2M;各片主 簧的端部平直段非等構(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;各片主簧的端部平直段的厚度為hu，拋物線段的厚度比為& = hu/ h2Mp，端部平直段的長度/_=K2,...,/?"副簧3的一半長度為LA，副簧斜線段的根部 到副簧端點(diǎn)的距離為1 2a，副簧斜線段的端部到副簧端點(diǎn)的距離為12ap;副簧片數(shù)為n，各片副 簧的根部平直段的厚度h 2A為待設(shè)計(jì)參數(shù)，副簧斜線段的厚度比yA，即副簧斜線段的端部厚 度為h2Ap= yAh2A;各片副簧的拋物線段的厚度比為fty，即各片副簧的端部平直段的厚度為 ^ 1產(chǎn)以加~，端部平直段的長度/..\1/=式,/2.>，/=1,2,...,""副簧3的長度小于主簧1的長度，副 簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)之間的水平距離為1〇;主副簧間隙為8,當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷時(shí)， 副簧觸點(diǎn)與第m片主簧的拋物線段內(nèi)某點(diǎn)相接觸，以滿足車輛懸架復(fù)合剛度的設(shè)計(jì)要求。在 各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副簧長度和片數(shù)、彈性模量、主副簧復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值給定情況 下，對非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面副簧的根部平直段的厚度h 2A進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的非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，其特征在于采用以下設(shè)計(jì)步驟：
[0005] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-El計(jì)算：
[0006] 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長度A 1，彈 性模量E;主簧的一半長度Lm，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp，主簧斜線段的根 部到主簧端點(diǎn)的距離1 2M，主簧斜線段的厚度比Ym，主簧片數(shù)m，其中，第i片主簧的拋物線段 的厚度比&，1 = 1，2，-_，!11，對端點(diǎn)受力情況下的各片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)63^1進(jìn)行計(jì)算，即
[0008] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧在拋物線段與副簧接觸點(diǎn)處 的變形系數(shù)Gmd計(jì)算：
[0009]根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長度A 1，彈 性模量E;主簧的一半長度Lm，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp，主簧斜線段的根 部到主簧端點(diǎn)的距離1 2M，主簧斜線段的厚度比Ym，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,主 簧片數(shù)m，對端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在拋物線段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)G X-CD進(jìn)行 計(jì)算，即
[0011] (3)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-Epm計(jì)算：
[0012]根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長度A 1，彈 性模量E;主簧的一半長度Lm，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp，主簧斜線段的根 部到主簧端點(diǎn)的距離1 2M，主簧斜線段的厚度比Ym，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,主 簧片數(shù)m，對主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)G x-Epm?行計(jì)算，即
[0015] (4)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧在拋物線段與副簧 接觸點(diǎn)的變形系數(shù)G x-CDp計(jì)算：
[0016] 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，安裝間距的一半13,斜 線段的長度A 1，彈性模量E;主簧的一半長度LM，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離 l2Mp，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M，主簧斜線段的厚度比Ym，副簧觸點(diǎn)與主簧端 點(diǎn)的水平距離1〇,主簧片數(shù)m，對主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在拋物線段與副簧 接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)G x-CDp進(jìn)行計(jì)算，SP
[0018] (5)端點(diǎn)受力情況下的n片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-EAT計(jì)算：
[0019]根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長度A 1，彈 性模量E;副簧的一半長度La，副簧拋物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離l2Ap，副簧斜線段的根 部到副簧端點(diǎn)的距離1 2a，副簧斜線段的厚度比YA，副簧拋物線段的厚度比仏，副簧片數(shù)n， 對n片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-eat進(jìn)行計(jì)算，即
[0021] (6)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度h2A設(shè)計(jì)：
[0022] 根據(jù)主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)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(jì)算所得到的G x-El，步驟（2)中計(jì)算得到的GX-CD，步驟(3)中計(jì)算得到的 Gx-Epm，步驟(4)中計(jì)算得到的Gx-CDp，及步驟(5)中計(jì)算所得到的G x-EAT，對所設(shè)計(jì)的n片非端部 接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面副簧的根部平直段的厚度h 2A進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
[0024]本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)
[0025] 由于非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的根部設(shè)有斜線加強(qiáng)段、各片主簧的端 部平直段非等構(gòu)、副簧長度與主簧長度不相等，且第m片主簧除了受端點(diǎn)力之外，還受副簧 觸點(diǎn)支撐力的作用，各片主簧和副簧的端點(diǎn)力及變形的分析計(jì)算非常復(fù)雜，因此，先前一直 未能給出非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。本發(fā)明可根據(jù)非端部接 觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副簧長度和片數(shù)、副簧斜線段的厚度 比和拋物線段的厚度比、彈性模量及主副簧復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值，對非端部接觸式少片根 部加強(qiáng)型主副簧的副簧根部平直段厚度進(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、可靠的非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的副簧根 部平直段厚度的計(jì)算值，為非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧設(shè)計(jì)提供了可靠的 副簧根部平直段厚度設(shè)計(jì)方法。利用該方法可提高少片變截面主副鋼板彈簧的設(shè)計(jì)水平、 產(chǎn)品質(zhì)量和性能，確保滿足主副簧復(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是非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的副簧根部厚度的設(shè)計(jì)流程圖；
[0028] 圖2是非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的一半對稱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖3是實(shí)施例一非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的ANSYS變形仿真云 圖；
[0030] 圖4是實(shí)施例二非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的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:某非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b = 60mm，安裝間 距的一半l3 = 55mm，斜線段的長度A l = 30mm，彈性模量E = 200GPa。主簧片數(shù)m = 2,主簧的 一半長度LM=575mm，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12mp = Lm-13_ A l = 490mm，主簧 斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = LM-l3 = 520mm;各片主簧的根部平直段的厚度h2M = 11mm，主簧斜線段的端部厚度h2MP = 10 ? 23mm，主簧斜線段的厚度比y M=h2MP/h2M=0 ? 93;第1 片主簧的端部平直段的厚度hn = 7mm，第1片主簧的拋物線段的厚度比fo = hn/h2Mp = 0.69; 第2片主簧的端部平直段的厚度h12 = 6mm，第2片主簧的拋物線段的厚度比02 = h12/h2Mp = 0.59。副簧片數(shù)n=l，副簧的一半長度La= 375mm，副簧的一半長度La=375mm，副簧片數(shù)n = 1，副簧拋物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12AP = LA-13-Al = 290mm，副簧斜線段的根部到副 簧端點(diǎn)的距離l2A=La-13 = 320mm;g橫斜線段的厚度比ya=0.93,g橫拋物線段的厚度比 0A=0.62;副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1 〇 = Lm-La = 200mm。主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求 值KMAT = 70.17N/mm，根據(jù)各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副簧長度和片數(shù)、彈性模量、主副簧復(fù)合剛 度設(shè)計(jì)要求值，對該少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的副簧根部平直段的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0033] 本發(fā)明實(shí)例所提供的非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，其 設(shè)計(jì)流程如圖1所示，具體設(shè)計(jì)步驟如下：
[0034] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-El計(jì)算：
[0035]根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主副簧的寬度b = 60mm，斜線 段長度Al = 30mm，彈性模量E = 200GPa。主簧的一半長度LM=575mm，主簧拋物線段的根部 到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp = 490mm，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=520mm，主簧斜線 段的厚度比Ym = 0.93,主簧片數(shù)m=2,其中，第1片主簧的拋物線段的厚度比fo = 0.69,第2 片主簧的拋物線段的厚度比此= 0.59,對端點(diǎn)受力情況下的第1片主簧和第2片主簧的端點(diǎn) 變形系數(shù)Gx-EjPG x-E2分別進(jìn)行計(jì)算，SP
[0037] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧在拋物線段與副簧接觸點(diǎn)處 的變形系數(shù)GX-CD計(jì)算：
[0038]根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主副簧的寬度b = 60mm，斜線 段長度Al = 30mm，彈性模量E = 200GPa。主簧的一半長度LM=575mm，主簧拋物線段的根部 到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp = 490mm，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=520mm，主簧斜線 段的厚度比Y m = 0.93，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1 〇 = 200mm，主簧片數(shù)m = 2，對端點(diǎn) 受力情況下的第2片主簧在拋物線段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)GX-CD進(jìn)行計(jì)算，即
[0040] (3)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-Ep2 計(jì)算：
[0041] 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主副簧的寬度b = 60mm，斜線 段長度Al = 30mm，彈性模量E = 200GPa。主簧的一半長度LM=575mm，主簧拋物線段的根部 到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp = 490mm，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=520mm，主簧斜線 段的厚度比Y m = 0.93，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1 〇 = 200mm，主簧片數(shù)m = 2，對主副 簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第2片主簧在端點(diǎn)位置處的變形系數(shù)6^1)2進(jìn)行計(jì)算，即
[0043] (4)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧在拋物線段與副簧 接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)G x-CDp的計(jì)算：
[0044] 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主副簧的寬度b = 60mm，安裝 間距的一半13 = 55mm，斜線段長度A 1 = 30mm，彈性模量E = 200GPa。主簧的一半長度Lm = 575mm，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp = 490mm，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn) 的距離l2M = 520mm，主簧斜線段的厚度比Ym=0.93,副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇 = 200mm，主簧片數(shù)m=2,對主副簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第2片主簧在拋物線段與副簧接觸 點(diǎn)處的變形系數(shù)G x-CDp進(jìn)行計(jì)算，SP
[0046] (5)端點(diǎn)受力情況下的n片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-EAT計(jì)算：
[0047]根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主副簧的寬度b = 60mm，斜線 段長度A 1 = 30mm，彈性模量E = 200GPa。副簧的一半長度La=375mm，副簧片數(shù)n = 1，副簧拋 物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離l2AP = 290mm，副簧斜線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12A = 320mm，副簧斜線段的厚度比y a=〇 . 93，副簧拋物線段的厚度比以=〇. 62，對n片疊加副簧的 總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT進(jìn)行計(jì)算，即
[0049] (6)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度h2A設(shè)計(jì)：
[0050] 根據(jù)主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值Kmat = 70.17N/mm，主簧片數(shù)m = 2,各片主簧的 根部平直段的厚度h2M = 11mm，步驟（1)中計(jì)算得到的Gx-ei = 107.53mm4/N和Gx-e2 = 113.42mm4/N，步驟（2)中計(jì)算得到的Gx-cd = 44.86mm4/N，步驟（3)中計(jì)算得到的Gx-eP2 = 44 ? 86mm4/N，步驟(4)中計(jì)算得到的Gx-cdp = 23 ? 29mm4/N，及步驟(5)中計(jì)算所得到的Gx-eat = 27.71mm4/N，對該非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度h2A進(jìn) 行設(shè)計(jì)，即
[0052]利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧的主副簧結(jié) 構(gòu)參數(shù)和彈性模量，及設(shè)計(jì)得到的副簧根部平直段的厚度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(diǎn)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(diǎn)施加集中載荷F=1780N，對該少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧的主副 簧的變形進(jìn)行ANSYS仿真，所得到的主副簧的ANSYS變形仿真云圖，如圖3所示，其中，主副簧 在端點(diǎn)位置處的最大變形量f DSmax = 50.50mm?？芍?，該主副簧復(fù)合剛度的仿真驗(yàn)證值Kmat = 2F/fDSmax = 70.50N/mm〇
[0053] 可知，該主副簧復(fù)合剛度仿真驗(yàn)證值Kmat = 70.50N/mm，與設(shè)計(jì)要求值Kmat = 70.17N/mm相吻合，相對偏差僅為0.47 % ;結(jié)果表明該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片根部 加強(qiáng)型變截面副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法是正確的，副簧根部平直段的厚度設(shè)計(jì)值是準(zhǔn)確、 可靠的。
[0054] 實(shí)施例二:某非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b = 60mm，斜線段 的長度A 1 = 30mm，安裝間距的一半13 = 60mm，彈性模量E = 200GPa。主簧片數(shù)m = 2，主簧的 一半長度LM=600mm，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12mp = Lm-13_ A l = 510mm，主簧 斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = LM-l3 = 540mm;各片主簧的根部平直段厚度h2M = 12mm，主簧斜線段的端部厚度h2MP = llmm，主簧斜線段的厚度比yM=h2MP/h2M=0.92;第1片 主簧的端部平直段的厚度hn = 7mm，第1片主簧的拋物線段的厚度比fo = hn/h2Mp = 0.64;第2 片主簧的端部平直段的厚度hi2 = 6mm，第2片主簧的拋物線段的厚度比02 = hi2/h2MP = O.55。 副簧片數(shù)n= 1，副簧的一半長度LA = 410mm，g[J簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1q = Lm_La = 190mm，副簧拋物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離l2Ap = LA-l3-Al = 320mm，副簧斜線段的根部 至1J副簧端點(diǎn)的距離12A = La- 13 = 350mm，g橫斜線段的厚度比y a=0.92; g橫拋物線段的厚 度比仏=0.67。該主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值KMAT = 70.53N/mm，根據(jù)各片主簧的結(jié)構(gòu)參 數(shù)、副簧長度及片數(shù)，彈性模量及主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值，對該非端部接觸式少片根 部加強(qiáng)型變截面主副簧的副簧根部平直段的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0055] 采用與實(shí)施例一相同的設(shè)計(jì)方法和步驟，對該非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截 面主副簧的副簧根部厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)步驟如下：
[0056] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-El計(jì)算：
[0057]根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主簧的寬度b = 60mm，斜線段 長度A l = 30mm，彈性模量E = 200GPa;主簧的一半長度LM = 600mm，主簧拋物線段的根部到 主簧簧端點(diǎn)的距離l2MP = 510mm，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=540mm，主簧斜線 段的厚度比Ym = 0.92,主簧片數(shù)m=2,其中，第1片主簧的拋物線段的厚度比fo = 0.64,第2 片主簧的拋物線段的厚度比此= 0.55,對端點(diǎn)受力情況下的第1片主簧和第2片主簧的端點(diǎn) 變形系數(shù)Gx-EjPG x-E2分別進(jìn)行計(jì)算，SP
[0059] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧在拋物線段與副簧接觸點(diǎn)處 的變形系數(shù)G X-CD計(jì)算：
[0060] 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主簧的寬度b = 60mm，斜線段 長度A l = 30mm，彈性模量E = 200GPa;主簧的一半長度LM = 600mm，主簧拋物線段的根部到 主簧簧端點(diǎn)的距離l2Mp = 510mm，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=540mm，主簧斜線 段的厚度比Y m = 0.92，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1 〇 = 190mm，主簧片數(shù)m = 2，對端點(diǎn) 受力情況下的第2片主簧在拋物線段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)GX-CD進(jìn)行計(jì)算，即
[0062] (3)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-EP2 計(jì)算：
[0063] 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主簧的寬度b = 60mm，斜線段 長度A l = 30mm，彈性模量E = 200GPa;主簧的一半長度LM = 600mm，主簧拋物線段的根部到 主簧簧端點(diǎn)的距離l2Mp = 510mm，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=540mm，主簧斜線 段的厚度比Y m = 0.92，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1 〇 = 190mm，主簧片數(shù)m = 2，對主副 簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第2片主簧在端點(diǎn)位置處的變形系數(shù)6^1)2進(jìn)行計(jì)算，即
[0065] (4)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧在拋物線段與副簧 接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)G x-CDp計(jì)算：
[0066] 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主簧的寬度b = 60mm，安裝間 距的一半13 = 6〇1111]1，斜線段長度八1 = 3〇1]11]1，彈性模量￡ = 2006?3;主簧的一半長度141 = 600mm，主簧拋物線段的根部到主簧簧端點(diǎn)的距離l2Mp = 510mm，主簧斜線段的根部到主簧端 點(diǎn)的距離l2M = 540mm，主簧斜線段的厚度比Ym=0.92,副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇 =190mm，主簧片數(shù)m = 2,對主副簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第2片主簧在拋物線段與副簧接 觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-CDp進(jìn)行計(jì)算，SP
[0068] (5)端點(diǎn)受力情況下的n片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT計(jì)算：
[0069]根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主簧的寬度b = 60mm，安裝間 距的一半13 = 6〇111111，斜線段長度八1 = 3〇1]1111，彈性模量￡ = 2006?3;副簧的一半長度1^ = 410mm，g[J簧片數(shù)n = 1，副簧拋物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12ap = La- 13_ A 1 = 3 2 0mm，gij 簧斜線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12A=La_13 = 350mm，副簧斜線段的厚度比ya=0.92,gij 簧拋物線段的厚度比以=0. 67，對n片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-EAT進(jìn)行計(jì)算，即
[0071] (6)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度h2A設(shè)計(jì)：
[0072] 根據(jù)該主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值1^1 = 70.531'1/1]11]1，主簧片數(shù)1]1 = 2，各片主簧 的根部平直段的厚度h2M= 12mm，步驟（1)中計(jì)算得到的Gx-ei = 128.94mm4/N和Gx-E2 = 134 ? 42mm4/N，步驟（2)中計(jì)算得到的Gx-cd = 57 ? 72mm4/N，步驟（3)中計(jì)算得到的Gx-eP2 = 57 ? 72mm4/N，步驟(4)中計(jì)算得到的Gx-cdp = 31 ? 74mm4/N，及步驟（5)中計(jì)算得到的Gx-eat = 36.13mm4/N，對該非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度h2A進(jìn) 行設(shè)計(jì)，即
[0074] 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧的各片主簧 和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)和彈性模量，及設(shè)計(jì)得到的副簧根部厚度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(diǎn)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(diǎn)施加集中載荷F=1750N，對該少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧的主 副簧的變形進(jìn)行ANSYS仿真，所得到的主副簧的ANSYS變形仿真云圖，如圖4所示，其中，主副 簧在端點(diǎn)位置處的最大變形量f DSmax = 49.50mm。可知，該主副簧復(fù)合剛度的仿真驗(yàn)證值Kmat = 2F/fDSmax = 70.71N/mm〇
[0075] 可知，該主副簧復(fù)合剛度仿真驗(yàn)證值Kmat = 70.71N/mm，與設(shè)計(jì)要求值Kmat = 70.53N/mm相吻合，相對偏差僅為0.25 % ;結(jié)果表明該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片根部 加強(qiáng)型變截面副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法是正確的，副簧根部平直段的厚度設(shè)計(jì)值是準(zhǔn)確、 可靠的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.非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，其中，少片根部加強(qiáng)型變 截面主副簧是由端部平直段、斜線段、拋物線段和端部平直段4段構(gòu)成，斜線段對彈簧根部 起加強(qiáng)作用；各片主簧的端部非等構(gòu)，即第1片主簧的端部平直段的厚度和長度，大于其他 各片主簧的厚度和長度;副簧長度小于主簧長度，副簧觸點(diǎn)與主簧拋物線段之間的垂向間 距為主副簧間隙，當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷時(shí)，副簧觸點(diǎn)與主簧拋物線段內(nèi)某點(diǎn)相接觸， 即非端部接觸式主副簧，以滿足車輛懸架復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求;在各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副簧 長度和片數(shù)、彈性模量、主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值給定情況下，對非端部接觸式少片根 部加強(qiáng)型主副簧的副簧根部厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)步驟如下： (1) 端點(diǎn)受力情況下的各片根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-El計(jì)算： 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長度△ 1，彈性模 量E;主簧的一半長度Lm，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp，主簧斜線段的根部到 主簧端點(diǎn)的距離12M，主簧斜線段的厚度比γΜ，主簧片數(shù)m，其中，第i片主簧的拋物線段的厚 度比&，1 = 1，2，一，!11，對端點(diǎn)受力情況下的各片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)63^1進(jìn)行計(jì)算，即(2) 端點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧在拋物線段與副簧接觸點(diǎn)處的變 形系數(shù)Gx-eD計(jì)算： 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長度△ 1，彈性模 量E;主簧的一半長度LM，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp，主簧斜線段的根部到 主簧端點(diǎn)的距離1 2M，主簧斜線段的厚度比γΜ，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,主簧片 數(shù)m，對端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在拋物線段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)G X-CD進(jìn)行計(jì) 算，即(3) 主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EpJ+ 算:根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長度△ 1，彈性模量 E;主簧的一半長度LM，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp，主簧斜線段的根部到主 簧端點(diǎn)的距離1 2M，主簧斜線段的厚度比γΜ，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,主簧片數(shù) m，對主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EpJi行計(jì)算，即 (4) 主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧在拋物線段與副簧接觸 點(diǎn)的變形系數(shù)Gx-CDp計(jì)算：根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，安裝間距的一半13,斜線段 的長度A 1，彈性模量E;主簧的一半長度LM，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp，主 簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離1 2M，主簧斜線段的厚度比γΜ，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水 平距離1〇,主簧片數(shù)m，對主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在拋物線段與副簧接觸點(diǎn) 處的變形系數(shù)G x-CDp進(jìn)行計(jì)算，SP(5) 端點(diǎn)受力情況下的η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-EAT計(jì)算： 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長度△ 1，彈性模 量E;副簧的一半長度LA，副簧拋物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離l2Ap，副簧斜線段的根部到 副簧端點(diǎn)的距離1 2A，副簧斜線段的厚度比γΑ，副簧拋物線段的厚度比βΑ，副簧片數(shù)n，對η片 疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)G X-EAT進(jìn)行計(jì)算，即(6) 非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度h2A設(shè)計(jì)： 根據(jù)主副簧的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)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⑴中計(jì)算所得到的Gx-Ei，步驟⑵中計(jì)算得到的GX-CD，步驟⑶中計(jì)算得到的G x-Epm，步 驟⑷中計(jì)算得到的Gx-CDp，及步驟(5)中計(jì)算所得到的GX- EAT，對所設(shè)計(jì)的η片非端部接觸式 少片根部加強(qiáng)型變截面副簧的根部平直段的厚度h2A進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
【文檔編號】G06F17/50GK105930596SQ201610269198
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】周長城, 趙雷雷, 邵明磊, 王鳳娟, 汪曉, 于曰偉, 袁光明
【申請人】山東理工大學(xué)