非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明非端部接觸式少片端部加強(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(zhǎng)度和片數(shù)及副簧的拋物線段厚度比和斜線段厚度比、彈性模量及主副簧復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值，對(duì)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的副簧根部厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)例及ANSYS仿真驗(yàn)證可知，該方法可得到準(zhǔn)確可靠的副簧根部厚度設(shè)計(jì)值，為該結(jié)構(gòu)類型主副簧的副簧根部厚度設(shè)計(jì)提供了可靠的設(shè)計(jì)方法，并為CAD軟件開發(fā)奠定了可靠技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法可提高車輛懸架少片變截面主副簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量及車輛行駛平順性；同時(shí)，降低懸架彈簧重量和成本，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(shuō)明】
非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型副黃根部厚度的設(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，特別是非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型副黃根部厚 度的設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 少片變截面鋼板彈黃因具有重量輕、片間摩擦小、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在車 輛鋼板彈黃懸架系統(tǒng)中。為了滿足加工工藝、應(yīng)力強(qiáng)度、剛度及吊耳厚度的設(shè)計(jì)要求，在實(shí) 際工程應(yīng)用過(guò)程中，通常將少片變截面鋼板彈黃設(shè)計(jì)為非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變形 截面主副黃形式。在副黃長(zhǎng)度和片數(shù)、拋物線段厚度比和斜線段厚度比給定情況下，副黃的 根部平直段厚度不僅影響主副黃的復(fù)合剛度和應(yīng)力強(qiáng)度和使用壽命，還影響車輛行駛平順 性。然而，由于該形式的少片變截面主副黃的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各片主黃的端部平直段非等構(gòu)，畐U 黃長(zhǎng)度小于主黃長(zhǎng)度，且當(dāng)載荷大于副黃起作用載荷主副黃接觸之后，副黃端部觸點(diǎn)與主 黃拋物線段內(nèi)某點(diǎn)相接觸，各片主副黃的內(nèi)力及變形存有禪合，對(duì)其分析計(jì)算非常困難，目 前國(guó)內(nèi)外一直未曾給出可靠的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的副黃根部厚 度設(shè)計(jì)方法。先前大都是忽略各片主黃的端部非等構(gòu)，并且將主副黃看作等長(zhǎng)，直接利用主 副黃的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值減去主黃剛度值，對(duì)副黃的剛度及根部平直段厚度進(jìn)行近似設(shè) 計(jì)，所W不能滿足非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃精確設(shè)計(jì)及CAD軟件開發(fā)的 要求。因此，必須建立一種準(zhǔn)確、可靠的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃的副黃根部平 直段厚度設(shè)計(jì)方法，滿足車輛懸架少片變截面主副黃精確設(shè)計(jì)及CAD軟件開發(fā)的要求，在不 增加產(chǎn)品成本的前提下，提高車輛懸架少片變截面主副黃的設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量和性能及車輛 行駛平順性;同時(shí)，降低產(chǎn)品設(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(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(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)便、 可靠的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型副黃根部厚度的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)流程圖，如圖1所示。 非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，主副黃的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)可看作為 懸臂梁，即對(duì)稱中屯、線為根部固定端，主黃的端部受力點(diǎn)和副黃的觸點(diǎn)分別作為主黃端點(diǎn) 和副黃端點(diǎn)，非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的一半對(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和副黃3的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)由根部 平直段、拋物線段、斜線段、端部平直段四段構(gòu)成，斜線段對(duì)變截面彈黃的端部起加強(qiáng)作用； 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的根部平直 段之間，均設(shè)有根部墊片2,主黃1各片的端部平直段設(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(lái)降低彈黃工作時(shí)所產(chǎn)的摩擦噪聲。主黃1和副黃3的寬度為b，安裝間距 的一半長(zhǎng)度為13,斜線段的長(zhǎng)度為Al,彈性模量為E。主黃1的一半長(zhǎng)度為L(zhǎng)m,各片主黃的根 部平直段的厚度為h2M，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離為l2M = LM-l3;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(zhǎng)度，大于其他各片的厚度和長(zhǎng)度;主黃 片數(shù)為m，其中，第i片主黃的拋物線段的端部厚度為hlMpi，拋物線段的厚度比0i = hlMpi/h2M， 拋物線段的端部到主黃端點(diǎn)的距離1iMpi = 12mPi2,端部平直段的厚度和長(zhǎng)度分別為hlMi和1皿 二liMpi- A 1,斜線段的厚度比丫 Mi = hiMi/hiMpi,i = l ,2,…,m。副黃3的一豐長(zhǎng)度為L(zhǎng)a,各片副 黃的根部平直段的厚度為h2A，拋物線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離為l2A=LA-l3;副黃片數(shù)為 n，其中，第j片副黃的拋物線段的端部厚度為hlApj，拋物線段的厚度比eW=hlApj/h2A，拋物線 段的端部到副黃端點(diǎn)的距離1iApj = 12A0a/，端部平直段的厚度和長(zhǎng)度分別為hw和IlAj = IiApj-Al,斜線段的厚度比TW = IiwAl相，j = l，2,…，n。副黃3端部觸點(diǎn)與主黃1端點(diǎn)的水 平距離為Io = Lm-La;副黃3的端部觸點(diǎn)與第m片主黃拋物線段之間設(shè)有主副黃間隙S;當(dāng)載荷 大于副黃起作用載荷時(shí)，副黃觸點(diǎn)與主黃拋物線段內(nèi)某點(diǎn)相接觸，主副黃共同工作，W滿足 主副黃的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求。在各片主黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副黃的長(zhǎng)度和片數(shù)及其拋物線段的 厚度比和斜線段的厚度比、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(duì)非端部 接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃的副黃根部平直段厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型副黃根部厚 度的設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用W下設(shè)計(jì)步驟：
[0005] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei計(jì)算：
[0006] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b，斜線段的長(zhǎng)度Al,彈 性模量E;主黃的一半長(zhǎng)度Lm,拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M，主黃片數(shù)m，其中，第i 片主黃的拋物線段的厚度比01，斜線段的厚度比T Ml,斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離 liMpi，斜線段的端部到彈黃端點(diǎn)的距離Iimi = Iimpi-Aia = I，2，一m，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的各 片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei進(jìn)行計(jì)算，即 ^ AAA-7 1
[0008」（2)端點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃在拋物線段與副黃接觸點(diǎn)處 的變形系數(shù)Gx-BG計(jì)算：
[0009] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b，彈性模量E;主黃的一 半長(zhǎng)度Lm,拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M，副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離1〇,主黃 片數(shù)m，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BC進(jìn)行計(jì) 算，即
[0010]
[0011] (3)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-Epmi+# ：
[0012] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b，彈性模量E;主黃的一 半長(zhǎng)度Lm,拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M，副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離1〇,主黃 片數(shù)m，對(duì)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Epm進(jìn)行計(jì)算，即
[0013]
[0014] (4)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃在拋物線段與副黃 接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BGp計(jì)算：
[0015] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b，彈性模量E;主黃的一 半長(zhǎng)度Lm,拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M，副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離1〇,主黃 片數(shù)m，對(duì)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點(diǎn)處的變形系數(shù) Gx-BCp進(jìn)行計(jì)算，即
[0016]
[0017] (5)端點(diǎn)受力情況下的n片端部加強(qiáng)型變截面疊加副黃的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT計(jì) 算：
[0018]根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b，斜線段的長(zhǎng)度Al,彈 性模量E;副黃的一半長(zhǎng)度La,副黃片數(shù)n，拋物線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離12A，拋物線段 的厚度比Pa,斜線段的厚度比TA,斜線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離IiAp,斜線段的端部到副 黃端點(diǎn)的距離llA，對(duì)n片疊加副黃的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT進(jìn)行計(jì)算，即 Fnmol
[0020] (6)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的副黃根部平直段厚度Im設(shè)計(jì)：
[0021] I步驟:等效單片副黃的根部平直段厚度heA設(shè)計(jì)
[0022] 根據(jù)主副黃復(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)算所得到的Gx-Ei,步驟(2)中計(jì)算所得到的Gx-BC,步驟(3)中計(jì)算所得到的 Gx-Epm,步驟(4)中計(jì)算所得到的Gx-BCp,及步驟(5)中計(jì)算所得到的Gx-EAT,對(duì)非端部接觸式少 片禪都iin端巧巧獻(xiàn)而豐冨Il嘗的竺瑜並片冨Il嘗的庶都平畝採(cǎi)直底講行城計(jì)，即
[00：
[0024] II步驟:各片副黃的根部平直段厚度Im設(shè)計(jì)
[0025] 根據(jù)副黃片數(shù)n，及I步驟中計(jì)算所得到的heA，對(duì)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變 截面主副黃的各片副黃的根部平直段厚度h2A進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
[0026]
[0027] 本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)
[0028] 由于該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的結(jié)構(gòu)及受力復(fù)雜，各片主黃 的端部平直段非等構(gòu)，副黃長(zhǎng)度小于主黃長(zhǎng)度，且當(dāng)載荷大于副黃起作用載荷主副黃接觸 之后，各片主副黃的內(nèi)力及變形存有禪合，對(duì)其分析計(jì)算非常困難，因此，目前國(guó)內(nèi)外一直 未曾給出可靠的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的副黃根部平直段厚度的精 確設(shè)計(jì)方法。先前大都是忽略各片主黃的端部平直段非等構(gòu)，并且將主副黃看作等長(zhǎng)，直接 利用主副黃的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值減去主黃剛度，對(duì)副黃的剛度及根部平直段厚度進(jìn)行近 似設(shè)計(jì)，所W不能滿足非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃精確設(shè)計(jì)及CAD軟件開 發(fā)的要求。本發(fā)明可根據(jù)各片主黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副黃的長(zhǎng)度和片數(shù)及其拋物線段的厚度比 和斜線段的厚度比、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(duì)非端部接觸式 少片端部加強(qiáng)型主副黃的各片副黃根部平直段厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0029] 通過(guò)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、可靠的非端部接觸式少 片端部加強(qiáng)型主副黃的副黃根部平直段厚度設(shè)計(jì)值，為非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截 面主副黃的副黃根部平直段厚度設(shè)計(jì)提供了可靠的設(shè)計(jì)方法，并且為車輛懸架少片變截面 端主副黃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)，還可降低懸架彈黃重量和成本，還 降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 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(shuō)明。
[0031] 圖1是非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃的副黃根部平直段厚度的設(shè)計(jì)流程 圖；
[0032] 圖2是非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖3是實(shí)施例一非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的ANSYS變形仿真云 圖；
[0034] 圖4是實(shí)施例二非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的ANSYS變形仿真云 圖。 具體實(shí)施方案
[0035] 下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0036] 實(shí)施例一:某非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，安裝間 距的一半l3 = 55mm，斜線段的長(zhǎng)度A l = 30mm，彈性模量E = 200G化。主黃的一半長(zhǎng)度Lm = 575mm，各片主黃的根部平直段的厚度h2M=llmm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M = LM-l3 = 520mm;主黃片數(shù)m=2,其中，第1片主黃的拋物線段的端部厚度hiMpi = 6mm，拋物線段 的厚度比01 = 11聊1/1^=〇.55，拋物線段的端部到主黃端點(diǎn)的距離1聊1 = 12?1012 = 154.71111111， 端部平直段的厚度hiMi = 7mm，斜線段的厚度比丫 Mi = hiMi/hiMpi = 1.17，端部平直段的長(zhǎng)度 hMi = liMp廣A 1 = 124.71111111;第2片主黃的拋物線段的端部厚度11郵2 = 5111111，拋物線段的厚度 比& = 11華/1121?=0.45，拋物線段的端部到主黃端點(diǎn)的距離1擊=121?把=107.44111111，端部平 直段的厚度hlM2 = 6mm，斜線段的厚度比丫 M2 = hlM2/hlMp2 = 1.20,端部平直段的長(zhǎng)度llM2 = 1華-^ = 77.44111111。副黃的一半長(zhǎng)度1^4=375111111，拋物線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離1祉= 1^4-13 = 32〇111111，副黃片數(shù)11=1，該片副黃的拋物線段的厚度比04 = 〇.5〇，拋物線段的端部到 副黃端點(diǎn)的距離1郵=124042 = 8〇111111，斜線段的厚度比7 4=1.14，端部平直段的長(zhǎng)度114 = IiAp-A l = 50mm，副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離l〇 = LM-LA = 200mm;該主副黃的復(fù)合剛度 設(shè)計(jì)要求值KMAT = 73.87N/mm。根據(jù)各片主黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副黃的長(zhǎng)度和片數(shù)及其拋物線段 的厚度比和斜線段的厚度比、彈性模量、及主副黃復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值，對(duì)該非端部接觸式 少片端部加強(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)。
[0037] 本發(fā)明實(shí)例所提供的非端部接觸式少片端部加強(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，具體設(shè)計(jì)步驟如下：
[0038] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei計(jì)算：
[0039] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長(zhǎng)度 A 1 = 30mm，彈性模量E = 200GPa。主黃的一半長(zhǎng)度Lm = 575mm，拋物線段的根部到彈黃端點(diǎn) 的距離l2M=520mm，主黃片數(shù)m=2,其中，第1片主黃的拋物線段的厚度比01 = 0.55，第2片主 黃的拋物線段的厚度比阮= 0.45,第1片主黃的斜線段的厚度比TMi = I. 17,斜線段的根部 到主黃端點(diǎn)的距離liMpi = 154.71mm，斜線段的端部到主黃端點(diǎn)的距離IiMi = 124.71mm;第2 片主黃的斜線段的厚度比Tm2=1.20,斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離hMp2 = 107.44mm，斜 線段的端部到主黃端點(diǎn)的距離1im2 = 77.44mm，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第1片主黃和第2片主黃 的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-El和Gx-E2分別進(jìn)行計(jì)算，即
[0040]
[0042] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃在拋物線段與副黃接觸點(diǎn)處 的變形系數(shù)Gx-BG計(jì)算：
[0043] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa。主黃的一半長(zhǎng)度LM=575mm，拋物線段的根部到彈黃端點(diǎn)的距離l2M=520mm;副黃觸 點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離l〇 = 200mm，主黃片數(shù)m = 2,對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第2片主黃在拋 物線段與副黃接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BC進(jìn)行計(jì)算，即
[0044]
[0045] (3)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-Epmi+# ：
[0046] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa。主黃的一半長(zhǎng)度LM=575mm，拋物線段的根部到彈黃端點(diǎn)的距離l2M=520mm;副黃觸 點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離lo = 200mm，主黃片數(shù)m = 2,對(duì)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第2片 主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ep2進(jìn)行計(jì)算，即
[0047]
[004引（4)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃在拋物線段與副黃 接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BGp計(jì)算：
[0049]根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa。主黃的一半長(zhǎng)度LM=575mm，拋物線段的根部到彈黃端點(diǎn)的距離l2M=520mm;副黃觸 點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離lo = 200mm，主黃片數(shù)m = 2,對(duì)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第2片 主黃在拋物線段與副黨接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BCd進(jìn)行計(jì)算，即
[(K)加 ]
[0051] (5)端點(diǎn)受力情況下的n片端部加強(qiáng)型變截面疊加副黃的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT計(jì) 算：
[0052] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa。副黃的一半長(zhǎng)度LA=375mm，副黃片數(shù)n=l，該片副黃的拋物線段的根部到彈黃端 點(diǎn)的距離l2A=320mm，拋物線段的厚度比Pa=O.50,斜線段的厚度比丫 A=I. 14,斜線段的根 部到彈黃端點(diǎn)的距離IiAp = 80mm，斜線段的端部到彈黃端點(diǎn)的距離IiA= 50mm，對(duì)n片疊加副 黃的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT進(jìn)行計(jì)算，即
[r\r\co 1
[0054] (6)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的副黃根部平直段厚度Im設(shè)計(jì)：
[0055] I步驟:等效單片副黃的根部平直段厚度heA設(shè)計(jì)
[0056] 根據(jù)主副黃的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值KMAT = 73.87N/mm，主黃片數(shù)m = 2,各片主黃的 根部平直段的厚度h2M= 11mm，步驟（1)中計(jì)算所得到的Gx-Ei= 100.47mm4/N和Gx-e2 = 104.55mmシN，步驟（2)中計(jì)算得到的Gx-Bc = 40.78mmシN，步驟（3)中計(jì)算得到的Gx-Ep2 = 40.，步驟(4)中計(jì)算得到的Gx-BCp = 21. ，及步驟（5)中計(jì)算得到的Gx-EAT = 26.87mm4/N，對(duì)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的等效單片副黃的根部平直段 厚度heA進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
[0化7]
[0058] II步驟:各片副黃的根部平直段厚度Im設(shè)計(jì)
[0059] 根據(jù)副黃片數(shù)n=l，及I步驟中計(jì)算所得到的heA=14mm，對(duì)非端部接觸式少片端部 加強(qiáng)型變截面主副黃的副黃根部平直段厚度h2A進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
[0060]
[0061] 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面鋼板彈 黃的主副黃結(jié)構(gòu)參數(shù)和彈性模量，及設(shè)計(jì)得到的副黃根部平直段厚度h2A=14mm，建立一半 對(duì)稱結(jié)構(gòu)主副黃的ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng)格，設(shè)置副黃端點(diǎn)與主黃接觸，并在仿真模型的 根部施加固定約束，在主黃端點(diǎn)施加集中載荷F=1830N，對(duì)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng) 型變截面主副黃的變形進(jìn)行ANSre仿真，所得到的主副黃的ANSYS變形仿真云圖，如圖3所 示，其中，主副黃在端點(diǎn)位置處的最大變形量fDSmax = 49.40mm，因此，該主副黃復(fù)合剛度的仿 真驗(yàn)證值 Kmat = 2F/時(shí) Smax = 74.09N/mm。
[0062] 可知，該主副黃復(fù)合剛度仿真驗(yàn)證值Kmat = 74.09N/mm，與設(shè)計(jì)要求值Kmat = 73.87N/mm相吻合，相對(duì)偏差僅為0.30%;結(jié)果表明該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片端部 加強(qiáng)型變截面副黃根部厚度的設(shè)計(jì)方法是正確的，副黃根部厚度的設(shè)計(jì)值是準(zhǔn)確可靠的。
[0063] 實(shí)施例二:某非端部接觸式少片端部加強(qiáng)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(zhǎng)度Al = 30mm，彈性模量E = 200G化。主黃的一半長(zhǎng)度Lm = 600mm,根部平直段的厚度h2M=l 2mm,拋物線段的根部到王黃端點(diǎn)的距罔12M二Lm-1 3二 540mm;主黃片數(shù)m=2,其中，第1片主黃的拋物線段的端部厚度hiMpi = 6mm，拋物線段的厚度 tkPi = hiMpi/h2M=0.5,拋物線段的端部到王黃端點(diǎn)的距罔IiMpi二12M012 = 135mm,端部平直段 的厚度h皿=7mm,斜線段的厚度比丫 Mi = h皿/hiMpi二1.17 ,?部平直段的長(zhǎng)度1皿=IiMp廣A l = 105mm;第2片主黃的拋物線段的端部厚度hiMp2 = 5mm，拋物線段的厚度比02 = hiMp2/h2M = 0.42,拋物線段的端部到王黃端點(diǎn)的距罔liMp2二12M022二95.26mm,端部平直段的厚度hiM2二 6mm，斜線段的厚度比丫 M2 = hiM2/hiMp2 = 1.20,端部平直段的長(zhǎng)度liM2 = liMp2-A l = 65.26mm。 副黃的一半長(zhǎng)度LA = 410mm，拋物線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離l2A = LA-l3 = 350mm，副黃片 數(shù)n = l，該片副黃的拋物線段的厚度比Pa=O.46,拋物線段的端部到副黃端點(diǎn)的距離IiAp = 12A0a2 = 74.56mm，斜線段的厚度比丫 A= 1.17,端部平直段的長(zhǎng)度IiA= IiAp-A 1 = 44.56mm; 副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離l〇 = 190mm，主副黃的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值Kmat = 76.90N/ mm。根據(jù)各片主黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副黃的長(zhǎng)度和片數(shù)及其拋物線段的厚度比和斜線段的厚度 比、彈性模量、及主副黃復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值，對(duì)該非端部接觸式少片端部加強(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)。
[0064] 采用與實(shí)施例一相同的設(shè)計(jì)方法和步驟，對(duì)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截 面主副黃的副黃根部厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體步驟如下：
[0065] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei計(jì)算：
[0066] 根據(jù)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長(zhǎng) 度Al = 30mm，彈性模量E = 200G化;主黃的一半長(zhǎng)度LM = 600mm，拋物線段的根部到主黃端 點(diǎn)的距離l2M=540mm，主黃片數(shù)m = 2,其中，第1片主黃的拋物線段的厚度比01 = 0.5,斜線段 的厚度比TMi = I. 17,斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離liMpi = 135mm，斜線段的端部到主黃 端點(diǎn)的距離IiMi = IOSmm;第2片主黃的拋物線段的厚度比02 = 0.42，斜線段的厚度比丫 M2 = 1.20,斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離1imp2 = 95.26mm，斜線段的端部到主黃端點(diǎn)的距離 liM2 = 65.26mm，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第1片主黃和第2片主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei和Gx-e2分 別進(jìn)行計(jì)算，即
[0070] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃在拋物線段與副黃接觸點(diǎn)處 的變形系數(shù)Gx-BG計(jì)算：
[0071] 根據(jù)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa;主黃的一半長(zhǎng)度LM=600mm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2M=540mm，副黃觸 點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離lo=190mm，主黃片數(shù)m = 2,對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第2片主黃在拋 物線段與副黃接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BC進(jìn)行計(jì)算，即
[0072]
[0073] (3)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-Epmi+:
[0074] 根據(jù)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa;主黃的一半長(zhǎng)度LM=600mm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2M=540mm，副黃觸 點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離lo=190mm，主黃片數(shù)m = 2,對(duì)主副黃接觸點(diǎn)，受力情況下的第2片
主黃的溫占亦取完漸m-。"。袖:軒管_即
[0075]
[0076] (4)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃在拋物線段與副黃 接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BGp計(jì)算：
[0077] 根據(jù)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200G化;主黃的一半長(zhǎng)度LM=600mm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2M=540mm，副黃觸 點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離Io= 190mm，主黃片數(shù)m = 2,對(duì)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第2片 主黃在P物純熙占副樂(lè)巧伽占々h的巧井《態(tài)獄心-Rr。講巧A宵.目口
[007引
[0079] (5)端點(diǎn)受力情況下的n片端部加強(qiáng)型變截面疊加副黃的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT計(jì) 算：
[0080]根據(jù)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長(zhǎng) 度A 1 = 30mm，彈性模量E = 200G化。副黃的一半長(zhǎng)度La = 41 Omm，拋物線段的根部到副黃端 點(diǎn)的距離124 = 35〇111111，副黃片數(shù)11 = 1，該片副黃的拋物線段的厚度比04 = 〇.46，斜線段的厚 度比TA=I. 17,斜線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離1iap = 74.56mm，斜線段的端部到副黃端點(diǎn) 的距離1ia=44.56mm，對(duì)n片疊加副黃的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT進(jìn)行計(jì)算，即 [00811
[0082] (6)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的副黃根部平直段厚度Im設(shè)計(jì)：
[0083] I步驟:等效單片副黃的根部平直段厚度heA設(shè)計(jì)
[0084] 根據(jù)主副黃的復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值KMAT = 76.90N/mm，主黃片數(shù)m = 2,各片主黃的 根部平直段的厚度h2M = 12mm，步驟（1)中計(jì)算得到的Gx-Ei = 116 . IOmmVN和Gx-e2 = 119.52mm^/N，步驟（2)中計(jì)算得到的Gx-BC = Sl. OOmm^N，步驟（3)中計(jì)算得到的Gx-ep2 = 51.0Omm^N，步驟(4)中計(jì)算得到的Gx-BCp = 28.3Smm^N，及步驟（5)中計(jì)算得到的Gx-EAT = 35.56mm4/N，對(duì)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的等效單片副黃的根部平直段 厚度heA進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
[0085]
[0086] II步驟:各片副黃的根部平直段厚度Im設(shè)計(jì)
[0087] 根據(jù)副黃片數(shù)n=l，及I步驟中計(jì)算所得到的heA=13mm，對(duì)非端部接觸式少片端部 加強(qiáng)型變截面主副黃的各片副黃的根部平直段厚度h2A進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
[008引
[0089] 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃 的結(jié)構(gòu)參數(shù)和彈性模量，及設(shè)計(jì)得到的該片副黃的根部平直段厚度h2A=13mm，建立一半對(duì) 稱結(jié)構(gòu)主副黃的ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng)格，設(shè)置副黃端點(diǎn)與主黃接觸，并在仿真模型的根 部施加固定約束，在主黃端點(diǎn)施加集中載荷F=1900N，對(duì)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型 變截面主副黃的變形進(jìn)行ANSYS仿真，所得到的主副黃的ANSYS變形仿真云圖，如圖4所示， 其中，主副黃在端點(diǎn)位置處的最大變形量fDSmax = 49.50mm，因此，該主副黃復(fù)合剛度的仿真 驗(yàn)證值 Kmat = 2F/%smax = 76.77N/mm。
[0090] 可知，該主副黃復(fù)合剛度的仿真驗(yàn)證值Kmat = 76.77N/mm，與設(shè)計(jì)要求值Kmat = 76.90N/mm相吻合，相對(duì)偏差僅為0.17% ;結(jié)果表明該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片端部 加強(qiáng)型變截面副黃根部厚度的設(shè)計(jì)方法是正確的，副黃根部平直段厚度的設(shè)計(jì)值是準(zhǔn)確可
【主權(quán)項(xiàng)】
1.非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型副簧根部厚度的設(shè)計(jì)方法，其中，非端部接觸式少片 端部加強(qiáng)型主副簧的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)由根部平直段、拋物線段、斜線段和端部平直段4段構(gòu) 成，斜線段對(duì)變截面主副簧的端部起加強(qiáng)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(zhǎng)度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度，以滿足第1 片主簧復(fù)雜受力的要求;副簧觸點(diǎn)與主簧拋物線段之間設(shè)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;當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷時(shí)，主副簧接觸而共同工作，以滿足 復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求;在各片主簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副簧的長(zhǎng)度和片數(shù)及其拋物線段的厚度比和 斜線段的厚度比、彈性模量、及主副簧復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值給定情況下，對(duì)非端部接觸式少 片端部加強(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)受力情況下的各片端部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-El計(jì)算： 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長(zhǎng)度△ 1，彈性模 量E;主簧的一半長(zhǎng)度Lm，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M，主簧片數(shù)m，其中，第i片主 簧的拋物線段的厚度比隊(duì)，斜線段的厚度比γΜι，斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離11MP1，斜 線段的端部到彈簧端點(diǎn)的距離l 1Ml = hMpi-Al，i = l，2，···!!!，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的各片端部 加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-^進(jìn)行計(jì)算，即(2) 端點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(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-Be計(jì)算： 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，彈性模量E;主簧的一半長(zhǎng) 度Lm，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M，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(duì)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-Bdi行計(jì)算， 即(3) 主副簧接觸好、叉ΛΓ丨苜抓r tfJ朱m/n it而部Λ?μ1?蟲坐戈:傲凹土黃tfj珊點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Epm計(jì) 算:根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，彈性模量E;主簧的一半長(zhǎng)度 Lm，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M，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(duì)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(4) 主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(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-BCp計(jì)算： 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，彈性模量E;主簧的一半長(zhǎng) 度Lm，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M，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(duì)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)Gx-^進(jìn) 行計(jì)算，即(5) 端點(diǎn)受力情況下的η片端部加強(qiáng)型變截面疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-EAT計(jì)算： 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長(zhǎng)度△ 1，彈性模 量E;副簧的一半長(zhǎng)度La，副簧片數(shù)n，拋物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12A，拋物線段的厚 度比βΑ，斜線段的厚度比γΑ，斜線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離l1Ap，斜線段的端部到副簧端 點(diǎn)的距離1 1A，對(duì)η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-EAT進(jìn)行計(jì)算，即(6) 非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的副簧根部平直段厚度h2A設(shè)計(jì)： I步驟:等效單片副簧的根部平直段厚度設(shè)計(jì) 根據(jù)主副簧復(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Gx-El，步驟⑵中計(jì)算所得到的GX- BC，步驟⑶中計(jì)算所得到的Gx-Epm， 步驟(4)中計(jì)算所得到的G x-BCp，及步驟(5)中計(jì)算所得到的GX-EAT，對(duì)非端部接觸式少片端部 加強(qiáng)型變截面主副簧的等效單片副簧的根部平直段厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，即 | \ ?-·*· Λ'-：βΖ _/II步驟:各片副簧的根部平直段厚度h2A設(shè)計(jì) 根據(jù)副簧片數(shù)n，及I步驟中計(jì)算所得到的hd，對(duì)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面 主副簧的各片副簧的根部平直段厚度h2A進(jìn)行設(shè)計(jì)，即
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK105956311SQ201610323021
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】周長(zhǎng)城, 于曰偉, 趙雷雷, 焦學(xué)鍵, 劉燦昌, 王鳳娟, 邵明磊
【申請(qǐng)人】山東理工大學(xué)