非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧强度的校核方法技术

本发明专利技术涉及非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧强度的校核方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明专利技术可根据非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的各片主簧和副簧的结构参数、弹性模量、许用应力、副簧起作用载荷及主副簧承受所受的最大载荷，对各片主簧和副簧的应力强度进行校核。通过实例及仿真验证可知，该发明专利技术所提供的非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧强度的校核方法是正确的，利用该方法可得到准确可靠的各片主簧和副簧的应力强度校核值，可提高非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的设计水平、产品质量和使用寿命及车辆行驶平顺性；同时，还可降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧强度的校核方法。
技术介绍
为了满足车辆悬架轻量化的设计要求，目前轻卡悬架钢板弹簧大都采用少片抛物线变截面主副簧。由于少片变截面主副簧的第1片主簧的受力复杂，不仅承受垂向载荷，同时还承受扭转载荷和纵向载荷，因此，实际所设计的第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度，即大都采用端部非等构的少片变截面钢板弹簧，以满足第1片主簧受力复杂的要求。另外，为了满足不同复合刚度的设计要求，通常采用不同长度的副簧，根据副簧触点与主簧相接触点的位置不同，少片抛物线变截面主副簧可分为端部接触式和非端部接触式。对端部接触式少片抛物线型变截面主副簧，当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧触点与主簧端部平直段内某点相接触而一起工作时，其中，第m片主簧除了受端点力之外，在端部平直段还受到副簧触点支撑力的作用。为了满足寿命及可靠设计的要求，必须对所设计的端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的各片应力强度进行校核计算。然而由于主簧各片的端部平直段非等构，副簧的长度与主簧的不相等，主副接触之后的各片主簧和副簧的端点力的计算非常复杂，先前一直未能给出端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的各片主簧和各片副簧应力强度校核方法。因此，必须建立一种精确、可靠的端部接触式少片抛物线型变截面主副簧应力强度的校核方法，满足车辆行业快速发展及少片抛物线型变截面主副簧的设计和强度校核的要求，提高少片抛物线型变截面主副簧的设计水平、产品质量和使用寿命及车辆行驶平顺性；同时，降低产品设计及试验费用，加快产品开发速度。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种简便、可靠的非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧强度的校核方法，其校核流程图，如图1所示。非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧为对称结构，主、副簧的一半可看作长度不同的悬臂梁，安装间距的中心看作悬臂梁的根部，主、副簧的受力点看作悬臂梁的端点，主副簧的一半对称结构示意图，如图2所示，包括：主簧1，根部垫片2，副簧3，端部垫片4，主簧1的根部平直段之间及与副簧3的根部平直段之间，设置有根部垫片2；主簧1的端部平直段之间，设置有端部垫片4，端部垫片4的材料为碳纤维复合材料，用以降低弹簧工作时的摩擦噪声。其中，少片抛物线型变截面主簧1和副簧3的一半对称结构由根部平直段、抛物线段、端部平直段三段构成。各片主簧的一半长度为LM，根部平直段厚度为h2，安装间距的一半l3；各片主簧的端部平直段非同构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片的厚度和长度；各片端部平直段的厚度和长度分别为h1i和l1i；抛物线段的根部到主簧端点的距离为l2，抛物线段的厚度比βi＝h1i/h2，i＝1,2,…,m，m为主簧片数。各片副簧的一半长度为LA，副簧触点到主簧端点的水平距离为l0；各片副簧的根部平直段的厚度为h2A，各片副簧的端部平直段的厚度和长度分别为hA1j和lA1j，抛物线段的根部到副簧端点的距离为l2A，各片抛物线段的厚度比βAj＝hA1j/h2A，j＝1,2,…,n，n为副簧片数。副簧触点与主簧物线段之间的垂直距离为主副簧间隙δ；当载荷大于副簧起作用载荷，主副簧接触之后，主副簧的各片端点力不相同。在主副簧的各片结构参数、最大载荷、副簧起作用载荷给定情况下，对非端部接触式少片抛物线型主副簧各片的应力强度进行校核。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧强度的
校核方法，其特征在于采用以下计算步骤：(1)非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的各片主簧和副簧的一半夹紧刚度计算：I步骤：主副簧接触之前的各片主簧的一半夹紧刚度KMi计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度LM，主簧片数m，各片主簧根部平直段的厚度h2M，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半l3，抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M＝LM-l3，第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，其中，i＝1,2,…,m，对主副簧接触之前的各片主簧的一半夹紧刚度KMi进行计算，即 K M i = h 2 M 3 G x - D i , i = 1 , 2 , ... , m ; ]]>式中，II步骤：主副簧接触之后的各片主簧的一半夹紧刚度KMAi计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度LM，主簧片数m，各片主簧根部平直段的厚度h2M，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半l3，抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M＝LM-l3；第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，其中，i＝1,2,…,m；副簧的一半长度LA，副簧触点与主簧端点的水平距离l0，副簧片数n，各片副簧根部平直段的厚度h2A，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l2A＝LA-l3，第j片副簧的抛物线段的厚度比βAj，其中，j＝1,2,…,n，对主副簧接触之后的各片主簧的一半夹紧刚度KMAi进行计算，即 K M A i = h 2 M 3 G x - D i i = 1 , 2 , ... , m - 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧强度的校核方法，其中，少片抛物线型变截面钢板弹簧的一半对称结构由根部平直段、抛物线段、端部平直段三段构成；各片主簧的端部平直段非等构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度；副簧的长度小于主簧的长度，副簧触点与主簧抛物线段内某点相接触；当载荷大于副簧起作用载荷，主副簧接触之后的各片主簧和各片副簧的端点力不相同，且与副簧相接触的1片主簧除了受端点力之外，还受副簧触点支撑力的作用；在主副簧的各片结构参数、弹性模量、许用应力、最大载荷、副簧起作用载荷给定情况下，对非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的各片主簧和副簧的应力强度进行校核，具体校核步骤如下：(1)非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的各片主簧和副簧的一半夹紧刚度计算：I步骤：主副簧接触之前的各片主簧的一半夹紧刚度KMi计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度LM，主簧片数m，各片主簧根部平直段的厚度h2M，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半l3，抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M＝LM‑l3，第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，其中，i＝1,2,…,m，对主副簧接触之前的各片主簧的一半夹紧刚度KMi进行计算，即KMi=h2M3Gx-Di,i=1,2,...,m;]]>式中，II步骤：主副簧接触之后的各片主簧的一半夹紧刚度KMAi计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度LM，主簧片数m，各片主簧根部平直段的厚度h2M，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半l3，抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M＝LM‑l3；第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，其中，i＝1,2,…,m；副簧的一半长度LA，副簧触点与主簧端点的水平距离l0，副簧片数n，各片副簧根部平直段的厚度h2A，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l2A＝LA‑l3，第j片副簧的抛物线段的厚度比βAj，其中，j＝1,2,…,n，对主副簧接触之后的各片主簧的一半夹紧刚度KMAi进行计算，即KMAi=h2M3Gx-Di,i=1,2,...,m-1h2M3(Gx-DATh2M3+Gx-BCph2A3)Gx-Dm(Gx-DATh2M3+Gx-BCph2A3)-Gx-DpmGx-BCh2A3,i=m;]]>式中，Gx-Di=4[l2M3(1-βi3)+(LM-l3/2)3]Eb;]]>Gx-DAj=4[l2A3(1-βAj3)+(LA-l3/2)3]Eb,Gx-DAT=1Σj=1n1Gx-DAj;]]>Gx-BC=2Eb[8l2M3/2l03/2-(9l2M2+3(LM-l3/2)2l0+2l2M3+2(LM-l3/2)3];]]>Gx-Dpm=4bE[l2M3-6l0l2M2+4l2M3/2l03/2+(LM-l3/2)3];]]>Gx-BCp=4Eb{(LM-l3/2-l2M)[(LM-l3/2)2-3(LM-l3/2)l0+(LM-l3/2)l2M+3l02-3l0l2M+l2M2]-(6l2Ml02-2l2M3-16l03/2l2M1/2+12l0l2M3)};]]>III步骤：各片副簧的一半夹紧刚度KAj计算：根据少片抛物线型变截面副簧的一半长度LA，副簧片数n，各片副簧根部平直段的厚度h2A，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半l3，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l2A＝LA‑l3，第j片副簧的抛物线段的厚度比βAj，其中，j＝1,2,…,n，对各片副簧的一半夹紧刚度KAj进行计算，即KAj=h2A3Gx-DAj,j=1,2,...,n;]]>式中，(2)非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的各片主簧和副簧的最大端点力计算：i步骤：各片主簧的最大端点力计算：根据少片抛物线型变截面主副簧所受最大载荷一半即单端点最大载荷Pmax，副簧起作用载荷PK，主簧片数m，I步骤中计算得到的KMi，及II步骤中计算所得到的KMAi，对各片抛物线型变截面主簧的最大端点力Pimax进行计算，即Pimax=KMiPK2Σi=1mKMi+KMAi(2Pmax-PK)2Σi=1mKMAi,i=1,2,...,m;]]>ii步骤：各片副簧的最大端点力计算：根据少片抛物线型变截面主副簧所受最大载荷一半即单端点最大载荷Pmax，副簧起作用载荷PK；主簧片数m，各片主簧根部平直段的厚度h2M；副簧片数n，各片副簧根部平直段的厚度h2A；II步骤中计算得到的KMAi、Gx‑BC、Gx‑BCp和Gx‑DAT，及III步骤中计算得到的KAj，对各片抛物线型变截面副簧的最大端点力PAjmax进行计算，即PAjmax=KAjKMAmG...

【技术特征摘要】
1.非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧强度的校核方法，其中，少片抛物线型变截面钢板弹簧的一半对称结构由根部平直段、抛物线段、端部平直段三段构成；各片主簧的端部平直段非等构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度；副簧的长度小于主簧的长度，副簧触点与主簧抛物线段内某点相接触；当载荷大于副簧起作用载荷，主副簧接触之后的各片主簧和各片副簧的端点力不相同，且与副簧相接触的1片主簧除了受端点力之外，还受副簧触点支撑力的作用；在主副簧的各片结构参数、弹性模量、许用应力、最大载荷、副簧起作用载荷给定情况下，对非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的各片主簧和副簧的应力强度进行校核，具体校核步骤如下：(1)非端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的各片主簧和副簧的一半夹紧刚度计算：I步骤：主副簧接触之前的各片主簧的一半夹紧刚度KMi计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度LM，主簧片数m，各片主簧根部平直段的厚度h2M，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半l3，抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M＝LM-l3，第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，其中，i＝1,2,…,m，对主副簧接触之前的各片主簧的一半夹紧刚度KMi进行计算，即 K M i = h 2 M 3 G x - D i , i = 1 , 2 , ... , m ; ]]>式中，II步骤：主副簧接触之后的各片主簧的一半夹紧刚度KMAi计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度LM，主簧片数m，各片主簧根部平直段的厚度h2M，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半l3，抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M＝LM-l3；第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，其中，i＝1,2,…,m；副簧的一半长度LA，副簧触点与主簧端点的水平距离l0，副簧片数n，各片副簧根部平直段的厚度h2A，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l2A＝LA-l3，第j片副簧的抛物线段的厚度比βAj，其中，j＝1,2,…,n，对主副簧接触之后的各片主簧的一半夹紧刚度KMAi进行计算，即 K M A i = h 2 M 3 G x - D i , i = 1 , 2 , ... , m - 1 h 2 M 3 ( G x - D A T h 2 M 3 + G x - BC p h 2 A 3 ) G x - D m ( G x - D A T h 2 M 3 + G x - BC p h 2 A 3 ) - G x - D p m G x - B C h 2 A 3 , i = m ; ]]>式中， G x - D i = 4 [ l 2 M 3 ( 1 - β i 3 ) + ( L M - l 3 / 2 ) 3 &r...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海真，王炳超，周长城，于曰伟，汪晓，赵雷雷，邵明磊，
申请(专利权)人：周长城，
类型：发明
国别省市：山东;37