非端部接觸式少片根部加強型主副簧復(fù)合剛度的驗算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及非端部接觸式少片根部加強型主副簧復(fù)合剛度的驗算方法，屬于懸架鋼板彈簧技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明可根據(jù)非端部接觸式少片根部加強型變截面主副簧的各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)及彈性模量，對主副簧的復(fù)合剛度進行驗算。通過實例及ANSYS仿真驗證可知，該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片根部加強型變截面主副簧復(fù)合剛度的驗算方法是正確的，利用該方法可得到準(zhǔn)確可靠的主副簧的復(fù)合剛度驗算值，從而提高非端部接觸式少片根部加強型變截面主副簧的設(shè)計水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能及車輛行駛平順性；同時，還可降低設(shè)計及試驗費用，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型主副黃復(fù)合剛度的驗算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及車輛懸架鋼板彈黃，特別是非端部接觸式少片根部加強型主副黃復(fù)合 剛度的驗算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了滿足車輛懸架在不同載荷下的變剛度設(shè)計要求，通常將少片變截面鋼板彈黃 設(shè)計為主副黃，其中，主黃在與副黃相接觸點處設(shè)計有一定的間隙，確保當(dāng)載荷大于副黃起 作用載荷后，主副黃接觸而一起共同工作。由于第1片變截面主黃的受力復(fù)雜，不僅承受垂 向載荷，同時還承受扭轉(zhuǎn)載荷和縱向載荷，因此，實際所設(shè)計的第1片主黃的端部平直段的 厚度和長度大于他各片主黃的厚度和長度，即大都采用端部非等構(gòu)的少片變截面主黃；同 時，為了加強少片拋物線型變截面主副黃的應(yīng)力強度，通常在根部平直段與拋物線段之間 增設(shè)一斜線段，即采用根部加強型的少片變截面主副黃。另外，為了滿足主副黃不同復(fù)合剛 度的設(shè)計要求，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，在相同副黃根部平直段厚度和片數(shù)情況下，非端 部接觸式主副黃的復(fù)合剛度小于端部接觸式的復(fù)合剛度。主副黃的復(fù)合剛度對車輛行駛平 順性具有重要影響，然后，由于主黃端部平直段非等構(gòu)、副黃長度小于主黃長度、且根部帶 有斜線加強段，且主副黃接觸之后，主黃與副黃之間存有內(nèi)力和變形禪合，因此，非端部接 觸式根部加強型少片變截面鋼板彈黃在任意位置處的變形計算非常復(fù)雜，先前一直未能給 出非端部接觸式少片根部加強型主副黃的復(fù)合剛度驗算方法。目前，盡管有人曾對根部加 強型少片變截面主黃的變形，采用ANSYS建模仿真法，但是該方法只能對給出實際設(shè)計結(jié)構(gòu) 的少片變截面鋼板彈黃的變形及復(fù)合剛度進行仿真驗證，不能提供精確的解析設(shè)計式，因 此，不能滿足解析設(shè)計及懸架鋼板彈黃現(xiàn)代化CA的受計軟件開發(fā)的要求。
[0003] 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型變截面主副黃復(fù) 合剛度的驗算方法，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)計的要 求，提高變截面鋼板彈黃的設(shè)計水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能及車輛行駛平順性；同時，降低設(shè)計 及試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 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型主副黃復(fù)合剛度的驗算方法，其驗算流程圖，如圖1所 示;非端部接觸式少片根部加強型主副黃為對稱結(jié)構(gòu)，可將對稱的一半彈黃看作懸臂梁，即 將對稱中屯、線看作一半彈黃的固定根部，將主黃端部受力點和副黃端部接觸受力點看作一 半主、副黃的端點，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，斜線段對鋼板彈黃起加強作用。主黃1的各片根部之間和與副黃3及其各片根部之間 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4的材料為碳 纖維復(fù)合材料，W防止工作時產(chǎn)生摩擦噪聲。其中，非端部接觸式少片根部加強型主副黃的 寬度為b，安裝間距的一半13,斜線段的長度為Al,彈性模量為E;主黃片數(shù)為m，主黃的一半 長度為Lm,斜線段的根部到主黃端點的距離為12M，斜線段的端部到主黃端點的距離為l2Mp; 各片主黃的根部平直段的厚度為h2M，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1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為hli，各片主黃的拋物 線段的厚度比為ei = hii/h2Mp，各片主黃的端部平直段的長度/|產(chǎn)佑/':Mi，，i = l，2,…，m。副黃 的一半長度為La,副黃觸點與主黃端點的水平距離為Io = Lm-La,副黃斜線段的根部到副黃 端點的距離為12A，副黃斜線段的端部到副黃端點的距離為l2Ap;副黃片數(shù)為n，各片副黃的根 部平直段的厚度為h2A，副黃斜線段的端部厚度為h2Ap，各片斜線段的厚度比T A = h2Ap A2A;各 片副黃的端部平直段的厚度為hAu，各片副黃的拋物線段的厚度比為Pw = IuuAmp,各片副 黃的端部平直段的長度/41廣錢,/24。，1 = 1，2，-，，11。副黃觸點與主黃拋物線段之間垂向距離 為主副黃間隙8,當(dāng)載荷大于副黃起作用載荷時，副黃觸點與第m片主黃的拋物線段內(nèi)某點 相接觸；當(dāng)主副黃接觸之后，各片主黃和副黃的端點雙力不相等，且第m片主黃除了雙端點 力之外，還受副黃的端點支撐力；主副黃接觸之后的復(fù)合剛度是由主副黃各片的結(jié)構(gòu)參數(shù) 所決定的，并且應(yīng)滿足復(fù)合剛度的設(shè)計要求值。在各片主黃和副黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)及彈性模量 給定情況下，對非端部接觸式少片根部加強型主副黃的復(fù)合剛度進行驗算。
[0005] 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型主副黃復(fù)合 剛度的驗算方法，其特征在于采用W下驗算步驟：
[0006] (1)端點受力情況下的各片根部加強型變截面主黃的端點變形系數(shù)Gx-Ei計算：
[0007] 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b，斜線段的長度Al,彈 性模量E;主黃的一半長度Lm,主黃拋物線段的根部到主黃端點的距離l2Mp，主黃斜線段的根 部到主黃端點的距離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 的厚度比扣，1 = 1，2,…，m，對端點受力情況下的各片根部加強型主黃的端點變形系數(shù)Gx-Ei 進行計算，即
[000引
[0009] (2)端點受力情況下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變形系數(shù)Gx-CD計 算：
[0010] 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b，斜線段的長度Al,彈 性模量E;主黃的一半長度Lm,主黃拋物線段的根部到主黃端點的距離12MP，主黃斜線段段的 根部到主黃端點的距離12M，主黃斜線段的厚度比Tm;副黃觸點與主黃端點的水平距離1〇， 主黃片數(shù)m，對端點受力情況下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變形系數(shù)Gx-CD進 行計算，即
[00111
[001^ (3化副黃接觸點受力情況下的第m片主黃的端點變形系數(shù)Gx-Epm計算：
[0013] 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b，斜線段的長度Al,彈 性模量E;主黃的一半長度Lm,主黃拋物線段的根部到主黃端點的距離l2Mpl，主黃斜線段的 根部到主黃端點的距離12M，主黃斜線段的厚度比Tm;副黃觸點與主黃端點的水平距離1〇， 主黃片數(shù)m，對主副黃接觸點受力情況下的第m片主黃的端點變形系數(shù)Gx-Epm進行計算，即
[0014]
[0015] (4)主副黃接觸點受力情況下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變形系 數(shù)拉-?。計算：
[0016] 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b，斜線段的長度Al,安 裝間距的一半l3 = 55mm，彈性模量E;主黃的一半長度Lm,主黃拋物線段的根部到主黃端點的 距離l2Mp，主黃斜線段的根部到主黃端點的距離12M，主黃斜線段的厚度比Tm;副黃觸點與主 黃端點的水平距離1〇,主黃片數(shù)m，對主副黃接觸點受力情況下的第m片主黃在拋物線段與 副黃接觸點處的變形系數(shù)Gx-CDp進行計算，即
[0017]
[0018] (5)各片根部加強型變截面副黃的端點變形系數(shù)Gx-EW及n片疊加副黃的總端點變 形系數(shù)Gx-EAT計算：
[0019] 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b，斜線段的長度Al,彈 性模量E;副黃的一半長度La,副黃拋物線段的根部到副黃端點的距離l2Ap，副黃斜線段的根 部到副黃端點的距離12A，副黃斜線段的厚度比TA;副黃片數(shù)n，其中，第j片副黃的拋物線段 的厚度比0Aj，j = 1，2，…，n，對端點受力情況下的各片副黃的端點變形系數(shù)Gx-EAj進行計算， 即 「00901
[0021] 根據(jù)副黃片數(shù)n，各片副黃的端點變形系數(shù)Gx-EAj,對n片副黃的總端點變形系數(shù) Gx-EAT進行計算，即
[0022]
[0023] (6)非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的復(fù)合剛度Kmat驗算：
[0024] 根據(jù)主黃片數(shù)m，各片主黃的根部平直段的厚度h2M，各片副黃的根部平直段的厚度 h2A，步驟(1)中計算得到的Gx-Ei,步驟(2)中計算得到的Gx-CD,步驟(3)中計算得到的Gx-Epm,步 驟(4)中計算得到的Gx-CDp,及步驟(5)中計算得到的Gx-EAT,可對非端部接觸式少片根部加強 型變截面主副黃的復(fù)合剛度Kmat進行驗算，即
[0025]
[0026] 本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點
[0027] 由于各片主黃的端部平直段非等構(gòu)，且副黃的長度小于主黃的長度，同時，當(dāng)主副 黃接觸之后，第m片主黃除了受端點力之外，還在拋物線段受副黃觸點支撐力的作用，因此， 先前一直未能給出非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃復(fù)合剛度的驗算方法。本發(fā) 明可根據(jù)非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的各片主黃和副黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性 模量，對非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的復(fù)合剛度進行驗算。通過實例及 ANSYS仿真驗證可知，該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃復(fù)合剛 度的驗算方法是正確的，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型變截 面主副黃的復(fù)合剛度驗算值，從而可提高非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的設(shè) 計水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能及車輛行駛平順性；同時，還可降低設(shè)計及試驗費用，加快產(chǎn)品開 發(fā)速度。
【附圖說明】
[0028] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖做進一步的說明。
[0029] 圖1是非端部接觸式少片根部加強型主副黃復(fù)合剛度的驗算流程圖；
[0030] 圖2是非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的一半對稱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖3是實施例一的非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的ANSYS變形仿真 云圖；
[0032] 圖4是實施例二的非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的ANSYS變形仿真 云圖。 具體實施方案
[0033] 下面通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0034] 實施例一:某非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段 的長度A 1 = 30mm，彈性模量E = 200G化。主黃片數(shù)m= 2，主黃的一半長度Lm= 575mm，安裝間 距的一半l3 = 55mm，主黃拋物線段的根部到主黃端點的距離l2Mp = LM-l3-Al=490mm，主黃 斜線段的根部到主黃端點的距離l2M = LM-l3 = 520mm;各片主黃的根部平直段厚度h2M = 1 Imm，主黃斜線段的端部厚度h2Mp = 10.23mm，主黃斜線段的厚度比丫 M=h2Mp Asm=O . 93;第1 片主黃的端部平直段的厚度hii = 7mm，第1片主黃的拋物線段的厚度比& = hii/h2Mp = 0.69; 第2片主黃的端部平直段的厚度hi2 = 6mm，第2片主黃的拋物線段的厚度比化=hi2/h2Mp = 0.59。副黃片數(shù)n = l，該片副黃的一半長度LA = 375mm，副黃拋物線段的根部到副黃端點的 距離l2Ap = LA-l3-Al = 290mm，副黃斜線段的根部到副黃端點的距離124=14-13 = 32〇111111;畐山 黃根部平直段的厚度11：^4=14111111，副黃斜線段的端部厚度1124。=13111111，副黃斜線段的厚度比 丫 A=h2Ap/lm=0.93;該片副黃的端部平直段的厚度hAii = 8mm，副黃拋物線的厚度比Pai = hAii/h2Ap = 0.62;副黃觸點與主黃端點的水平距離l〇 = LM-LA=200mm。根據(jù)各片主黃和副黃 的結(jié)構(gòu)參數(shù)和彈性模量，對該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的復(fù)合剛度進行 驗算。
[0035] 本發(fā)明實例所提供的非端部接觸式少片根部加強型主副黃復(fù)合剛度的驗算方法， 其驗算流程如圖1所示，具體驗算步驟如下：
[0036] (1)端點受力情況下的各片根部加強型變截面主黃的端點變形系數(shù)Gx-Ei計算：
[0037] 根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長 度A 1 = 30mm，彈性模量E = 200G化;主黃的一半長度Lm = 575mm，主黃拋物線段的根部到主 黃端點的距離l2Mp = 490mm，主黃斜線段的根部到主黃端點的距離l2M=520mm，主黃斜線段的 厚度比丫M=O.93,主黃片數(shù)m = 2,其中，第1片主黃的拋物線段的厚度比01 = 0.69，第2片主 黃的拋物線段的厚度比& = 0.59,對端點受力情況下的第1片和第2片根部加強型變截面主 黃的端點變形系數(shù)Gx-El和Gx-E2分別進行計算，即
[00391
[0040] (2)端點受力情況下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變形系數(shù)Gx-CD計 算：
[0041] 根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長 度A 1 = 30mm，彈性模量E = 200G化;主黃的一半長度Lm = 575mm，主黃拋物線段的根部到主 黃端點的距離l2Mp = 490mm，主黃斜線段的根部到主黃端點的距離l2M=520mm，主黃斜線段的 厚度比7(?=〇.93，副黃觸點與主黃端點的水平距離1〇 = 20〇111111，主黃片數(shù)111 = 2，對端點受力 情況下的第2片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變形系數(shù)Gx-CD進行計算，即 「00421
[0043] (3)主副黃接觸點受力情況下的第m片根部加強型變截面主黃的端點變形系數(shù) Gx-Epsi十算：
[0044] 根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長 度A 1 = 30mm，彈性模量E = 200G化;主黃的一半長度Lm = 575mm，主黃拋物線段的根部到主 黃端點的距離l2Mp = 490mm，主黃斜線段的根部到主黃端點的距離l2M=520mm，主黃斜線段的 厚度比11?=0.93，副黃觸點與主黃端點的水平距離1〇 = 20〇111111，主黃片數(shù)111 = 2，對主副黃接 觸點受力情況下的第2片主黃的端點變形系數(shù)Gx-Ep2進行計算，即
[0045]
[
[0047] (4)主副黃接觸點受力情況下的第m片根部加強型變截面主黃在拋物線段與副黃 接觸點處的變形系數(shù)Gx-GDp計算：
[0048]根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長 度A l = 30mm，安裝間距的一半l3 = 55mm，彈性模量E = 200G化;主黃的一半長度LM=575mm， 主黃拋物線段的根部到主黃端點的距離l2Mp = 490mm，主黃斜線段的根部到主黃端點的距離 12M = 520mm，主黃斜線段的厚度比T M = 0.93，副黃觸點與主黃端點的水平距離1日=200mm， 主黃片數(shù)m=2,對主副黃接觸點受力情況下的第2片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變 形系數(shù)Gx-GDp進行計算，即 [00491
[0050] (5)各片根部加強型變截面副黃的端點變形系數(shù)Gx-EW及n片疊加副黃的總端點變 形系數(shù)Gx-EAT計算：
[0051] 根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長 度A 1 = 30mm，彈性模量E = 200G化;副黃片數(shù)n = 1，該片根部加強型變截面副黃的一半長度 LA=375mm，副黃拋物線段的根部到副黃端點的距離l2Ap = 290mm，副黃斜線段的根部到副黃 端點的距離l2A=320mm，畐騰斜線段的厚度比丫 A=O.93,畐騰拋物線段的厚度比Pai = O.62， 對端點受力情況下的該片根部加強型變截面副黃的端點變形系數(shù)Gx-EAl進行計算，即 「nnf；o1
[0053]根據(jù)副黃片數(shù)n=l，該副黃的端點變形系數(shù)Gx-EAi,對該片副黃的總端點變形系數(shù) Gx-EAT,進行計算，即
[0化4]
[0055] (6)非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的復(fù)合剛度Kmat驗算：
[0056] 根據(jù)主黃片數(shù)m = 2,各片主黃的根部平直段的厚度h2M=llmm，該片副黃的根部平 直段的厚度h2 A = 14mm，步驟（1)中計算得到的 Gx-Ei = 10 7.5 3mm4/N和Gx-e2 = 113.4 2mm4/N，步 驟(2)中計算得到的Gx-CD = 44.86mm4/N，步驟(3)中計算得到的Gx-Ep2 = 44.86mm4/N，步驟(4) 中計算得到的Gx-CDp = 23.29mm4/N，及步驟(5)中計算得到的Gx-EAT = 27.7 lmm4/N，對該非端部 接觸式々片糧部加強巧巧截面豐副箸的復(fù)合剛度Kmat進行騎算，良口
[0化7]

[005引主副黃共同起作用之后，在主黃端點施加集中載荷P=1780州青況下，利用復(fù)合剛 度計算值KMAT = 70.17N/mm，對該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的一半對稱結(jié) 構(gòu)的最+亦冉；化4;日備管即
[0化9]
[0060]利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃 的各片主黃和副黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)和彈性模量，建立一半對稱結(jié)構(gòu)主副黃的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，在主黃端點施加集中載荷P=1780N，對該少片 根部加強型變截面鋼板彈黃的主副黃的變形進行ANSl^仿真，所得到的該主副黃的ANSYS變 形仿真云圖，如圖3所示，其中，主副黃在端點位置處的最大變形量時Smax = 50.50mm。
[0061 ] 可知，在相同載荷情況下，該主副黃最大變形的ANSYS仿真驗證值fDSmax= 50.50mm， 與在剛度驗算值下的最大變形fDmax = 50.73mm的相對偏差分別為0.45%，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型主副黃復(fù)合剛度的驗算方法是正確的，復(fù)合剛度驗 算值是準(zhǔn)確可靠的。
[0062] 實施例二:某非端部接觸式非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長度A l = 30mm，彈性模量E = 200GPa。主黃片數(shù)m = 2,主黃的一半長度Lm = 600mm，主黃的一半長度LM=SOOmm,主黃拋物線段的根部到主黃端點的距離l2Mp = LM-l3- ^ = 51〇111111，主黃斜線段的根部到主黃端點的距離121?=1^?-13 = 54〇111111;各片主黃的根部平 直段厚度h2M=12mm，主黃斜線段的端部厚度h2Mp = llmm，主黃斜線段的厚度比丫 M=h2Mp/h2M = 0.92;第1片主黃的端部平直段的厚度hii = 7mm，第1片主黃的拋物線段的厚度比& = hii/ h2化=0.64;第2片主黃的端部平直段的厚度hi2 = 6mm，第2片主黃的拋物線段的厚度比阮二 hi2/h2Mp = 0.55。副黃片數(shù)n=l，該片副黃的一半長度LA=410mm，副黃拋物線段的根部到副 黃端點的距離l2Ap = LA-l3-Al = 320mm，副黃斜線段的根部到副黃端點的距離l2A=LA-l3 = 350mm;該片副黃的根部平直段的厚度h2A= 13mm，畐騰斜線段的端部厚度h2Ap= 12mm，副黃斜 線段的厚度比T A=h2Ap/h2A=0.92;副黃的端部平直段的厚度hAn = 8mm，畐騰拋物線的厚度 比Pai = Iiau Amp = O. 67;副黃觸點與主黃端點的水平距離Io = Lm-La= 190mm。根據(jù)各片主黃 和副黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)及彈性模量，對該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的復(fù)合剛 度進行驗算。
[0063] 采用與實施例一相同的設(shè)計方法和步驟，對該非端部接觸式少片根部加強型變截 面鋼板彈黃的主副黃的復(fù)合剛度進行驗算，具體步驟如下：
[0064] (1)端點受力情況下的各片根部加強型變截面主黃的端點變形系數(shù)Gx-Ei計算：
[0065] 根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長 度A 1 = 30mm，彈性模量E = 200G化;主黃的一半長度LM = GOOmm,主黃拋物線段的根部到主 黃端點的距離l2Mp = 510mm，主黃斜線段的根部到主黃端點的距離l2M=540mm，主黃斜線段的 厚度比丫M=O.92,主黃片數(shù)m = 2,其中，第I片主黃的拋物線段的厚度比(61 = 0.64，第2片主 黃的拋物線段的厚度比& = 0.55,對端點受力情況下的第1片主黃和第2片主黃的端點變形 系數(shù)Gx-El和Gx-E2分別進行計算，即 [0066]
[0069] (2)端點受力情況下的第m片根部加強型變截面主黃在拋物線段與副黃接觸點處 的變形系數(shù)Gx-CD計算：
[0070] 根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長 度A 1 = 30mm，彈性模量E = 200G化;主黃的一半長度LM = 600mm，主黃拋物線段的根部到主 黃端點的距離l2Mp = 510mm，主黃斜線段的根部到主黃端點的距離l2M=540mm，主黃斜線段的 厚度比7(?=〇.92;副黃觸點與主黃端點的水平距離1〇=19〇1皿，主黃片數(shù)111 = 2，對端點受力 情況下的第2片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變形系數(shù)Gx-CD進行計算，即
[nri7i 1
[0072] (3)主副黃接觸點受力情況下的第m片根部加強型變截面主黃的端點變形系數(shù) (Vep2計算：
[0073] 根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長 度A 1 = 30mm，彈性模量E = 200G化;主黃的一半長度LM = 600mm，主黃拋物線段的根部到主 黃端點的距離l2Mp = 510mm，主黃斜線段的根部到主黃端點的距離l2M=540mm，主黃斜線段的 厚度比11?=0.92;副黃觸點與主黃端點的水平距離1〇=19〇1皿，主黃片數(shù)111 = 2，對主副黃接 觸點受力情況下的第2片主黃的端點變形系數(shù)Gx-Ep2進行計算，即
[007/11
[0075] (4)主副黃接觸點受力情況下的第m片根部加強型變截面主黃在拋物線段與副黃 接觸點處的變形系數(shù)Gx-GDp計算：
[0076] 根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b = 60mm，安裝間距的 一半l3 = 60mm，斜線段的長度A l = 30mm，彈性模量E = 200GPa;主黃的一半長度LM=GOOmm, 主黃拋物線段的根部到主黃端點的距離l2Mp = 510mm，主黃斜線段的根部到主黃端點的距離 l2M = 540mm，主黃斜線段的厚度比7? = 0.92;副黃觸點與主黃端點的水平距離1日=19〇1皿， 主黃片數(shù)m=2,對主副黃接觸點受力情況下的第2片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變 形系數(shù)Gx-GDp進行計算，即
[0077]
[007引（5)各片根部加強型變截面副黃的端點變形系數(shù)Gx-EW及n片疊加副黃的總端點變 形系數(shù)Gx-EAT計算：
[0079]根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長 度Al = 30mm，彈性模量E = 200GI^;副黃片數(shù)n = l，該片副黃的一半長度LA=410mm，畐騰拋 物線段的根部到副黃端點的距離l2Ap = 320mm，副黃斜線段的根部到副黃端點的距離hA = 350mm，畐騰斜線段的厚度比TA=O.92;畐騰拋物線段的厚度比Pai = O.67,對端點受力情況 下的該片副黃的端點變形系數(shù)Gx-EAl進行計算，即
[nn?n1
[0081] 該副黃片數(shù)n = l，該片根部加強型變截面副黃的端點變形系數(shù)Gx-EAi,對n片疊加副 黃的總強占巧化器撕G..-C AT .郵
[0082]
[0083] (6)非端部接觸巧少斤化部加強型變截曲主副黃的復(fù)合剛度Kmat驗算：
[0084] 根據(jù)主黃片數(shù)m = 2,各片主黃的根部平直段的厚度h2M=12mm，該片副黃的根部平 直段的厚度h2A= 13mm，步驟（1)中計算得到的Gx-Ei = 128.94mm4/N和Gx-e2 = 134.42mm4/N，步 驟(2)中計算得到的Gx-CD = 57.72mm4/N，步驟(3)中計算得到的Gx-Ep2 = 57.72mm4/N，步驟(4) 中計算得到的Gx-CDp = 31.74mm4/N，及步驟(5)中計算得到的Gx-EAT = 36.13mm4/N，對該非端部 接觸式少片根部加強型變截面主副黃的復(fù)合剛度Kmat進行驗算，即
[0085；
，'
[0086] 主副黃共同起作用之后，在一半對稱結(jié)構(gòu)主黃的端點施加集中載荷P=1750州青況 下，利用復(fù)合剛度驗算值KMAT = 70.53N/mm，對該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副 黃的一半對稱結(jié)構(gòu)的最大變形進行驗算，即
[0087]
[008引利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強型變截面主副黃 的各片主黃和副黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)和彈性模量，建立一半對稱結(jié)構(gòu)主副黃的ANSYS仿真模型，劃 分網(wǎng)格，并在根部施加固定約束，在端點施加集中載荷P=1750N，對該非端部接觸式少片根 部加強型變截面主副黃的變形進行ANSYS仿真，所得到的該主副黃的ANSYS變形仿真云圖， 如圖4所示，其中，主副黃在端點位置處的最大變形量fDSmax = 49.50rnm。
[0089]可知，在相同載荷情況下，該主副黃最大變形的ANSYS仿真驗證值fDSmax=49.50mm， 與在剛度驗算值下的最大變形fDmax = 49.62mm的相對偏差分別為0.24%，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型主副黃復(fù)合剛度的驗算方法是正確的，復(fù)合剛度驗 算值是準(zhǔn)確、可靠的。
【主權(quán)項】
1.非端部接觸式少片根部加強型主副簧復(fù)合剛度的驗算方法，其中，少片根部加強型 變截面主副簧是由根部平直段、斜線段、拋物線段和端部平直段4段構(gòu)成，其中，斜線段對彈 簧起加強作用；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;副簧長度小于主簧長度，當(dāng)載荷大于副簧 起作用載荷時副簧觸點與主簧拋物線段內(nèi)某點相接觸，即非端部接觸式主副簧;在各片主 簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量給定情況下，對非端部接觸式少片根部加強型主副簧的復(fù) 合剛度進行驗算，具體驗算步驟如下： (1) 端點受力情況下的各片根部加強型變截面主簧的端點變形系數(shù)Gx-El計算： 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強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的距離l2Mp，主簧斜線段的根部到 主簧端點的距離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^，i = l，2,…，m，對端點受力情況下的各片根部加強型主簧的端點變形系數(shù)Gx-El進行 計算，即(2) 端點受力情況下的第m片主簧在拋物線段與副簧接觸點處的變形系數(shù)GX-CD計算： 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強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的距離l2Mp，主簧斜線段段的根部 到主簧端點的距離12M，主簧斜線段的厚度比γΜ;副簧觸點與主簧端點的水平距離1〇,主簧 片數(shù)m，對端點受力情況下的第m片主簧在拋物線段與副簧接觸點處的變形系數(shù)G X-CD進行計 算，即(3) 主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧的端點變形系數(shù)Gx-Epm計算： 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強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的距離hMpI，主簧斜線段的根部 到主簧端點的距離1 2M，主簧斜線段的厚度比γΜ;副簧觸點與主簧端點的水平距離1〇,主簧 片數(shù)m，對主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧的端點變形系數(shù)G x-EpJi行計算，即(4) 主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧在拋物線段與副簧接觸點處的變形系數(shù) Gx-CDp計算： 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長度△ 1，安裝間 距的一半l3 = 55mm，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的距離 ，主簧斜線段的根部到主簧端點的距離12M，主簧斜線段的厚度比γΜ;副簧觸點與主簧端 點的水平距離1〇,主簧片數(shù)m，對主副簧接觸點受力情況下的第m片主簧在拋物線段與副簧 接觸點處的變形系數(shù)Gx- CDp進行計算，BP(5) 各片根部加強型變截面副簧的端點變形系數(shù)Gx-EAj及η片疊加副簧的總端點變形系 數(shù)G x-EAT計算： 根據(jù)非端部接觸式少片根部加強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的距離l2Ap，副簧斜線段的根部到 副簧端點的距離1 2A，副簧斜線段的厚度比γΑ;副簧片數(shù)n，其中，第j片副簧的拋物線段的厚 度比&，」=1，2，~，11，對端點受力情況下的各片副簧的端點變形系數(shù)61_進行計算，即根據(jù)副簧片數(shù)n，各片副簧的端點變形系數(shù)Gx-EAj，對η片副簧的總端點變形系數(shù)GX- EAT進 行計算，即(6)非端部接觸式少片根部加強型變截面主副簧的復(fù)合剛度Kmat驗算： 根據(jù)主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，各片副簧的根部平直段的厚度h2A， 步驟⑴中計算得到的Gx-El，步驟(2)中計算得到的GX-CD，步驟(3)中計算得到的G x-Epm，步驟 (4)中計算得到的Gx-CDp，及步驟(5)中計算得到的GX- EAT，可對非端部接觸式少片根部加強型 變截面主副簧的復(fù)合剛度Kmat進行驗算，即
【文檔編號】G06F17/50GK105956255SQ201610272799
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】周長城, 趙雷雷, 邵明磊, 汪曉, 劉燦昌, 于曰偉, 王鳳娟
【申請人】山東理工大學(xué)