非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部应力的计算方法技术

本发明专利技术涉及非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部应力的计算方法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。本发明专利技术可根据各片主簧和各级副簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，各次接触载荷，额定载荷，在各级板簧的最大厚度板簧确定和根部重叠部分等效厚度计算的基础上，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧和各级副簧的根部最大应力进行计算。通过样机加载应力试验可知，本发明专利技术所提供的非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部应力的计算方法是正确的，可得到准确可靠的各级根部最大应力计算值，为强度校核奠定了可靠的技术基础。利用该方法可提高产品的设计水平、质量和可靠性及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

Method for calculating root stress at different levels of unequal frequency type three stage gradual rigidity spring plate

The invention relates to a method for calculating the root stress at various levels of a non equal frequency type three stage gradual rigidity leaf spring, belonging to the technical field of a vehicle suspension leaf spring. The invention can according to the structural parameters of the main spring and spring at all levels, a bolt clamping distance, the rated load the contact load, the calculation of the equivalent thickness in the basis of overlap of the maximum thickness of leaf spring leaf and root at all levels to determine, for non biased type three gradual rigidity leaf spring and spring all levels of auxiliary spring root maximum stress calculation. Through prototype loading stress test shows that the calculation method of non root levels provided by the invention offset type three variable stiffness spring stress is correct, can obtain accurate and reliable levels of root maximum stress values, laid a reliable technical basis for the strength check. The method can improve the design level, quality and reliability of the product, ride comfort and safety of the vehicle. At the same time, the cost of design and test is reduced, and the speed of product development is accelerated.

【技术实现步骤摘要】
非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部应力的计算方法
本专利技术涉及车辆悬架板簧，特别是非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部应力的计算方法。
技术介绍
为了满足在不同载荷下的车辆行驶平顺性，可将原一级渐变刚度板簧的主簧和副簧分别拆分为两级，即采用三级渐变刚度板簧；同时，为了满足主簧的应力强度，通常通过主簧和三级副簧初始切线弧高及三级渐变间隙，使三级副簧适当提前承担载荷，从而降低主簧的应力，即采用非等偏频型三级渐变刚度板簧悬架，其中，各级板簧的根部应力不仅与板簧结构和载荷大小有关，而且还接触载荷有关，并且对板簧的应力强度、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性具有重要影响。然而，由于受各级板簧根部重叠部分等效厚度计算的制约，据所查资料可知，先前国内外一直未给出非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部应力的计算方法，不能满足非等偏频型三级渐变刚度板簧的根部应力计算、强度校核及CAD软件开发要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对渐变刚度板簧悬架提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部应力的计算方法，为非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部最大应力计算提供可靠的计算方法，并且为强度校核和CAD软件开发奠定重要的技术基础，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性及对非等偏频型三级渐变刚度板簧的设计要求，提高产品的设计水平、质量和可靠性及车辆行驶安全性；同时，降低设计及试验费用，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、可靠的非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部应力的计算方法，其计算流程如图1所示。三级渐变刚度板簧的一半对称结构如图2所示，是由主簧1、第一级副簧2和第二级副簧3和第三级副簧4所组成的，板簧的一半总跨度等于首片主簧的一半作用长度L1T，骑马螺栓夹紧距的一半为L0，钢板弹簧的宽度为b，弹性模量为E，许用应力[σ]。其中，主簧1的片数n片，各片主簧的厚度为hi，一半作用长度为LiT，一半夹紧长度Li＝LiT-L0/2，i＝1,2,…,n。第一级副簧2的片数为n1，第一级副簧各片的厚度为hA1j，一半作用长度为LA1jT，一半夹紧长度LA1j＝LA1jT-L0/2，j＝1,2,…,n1。第二级副簧3的片数为n2，第二级副簧片各片的厚度为hA2k，一半作用长度LA2kT，一半夹紧长度LA2k＝LA2kT-L0/2，k＝1,2,…,n2。第三级副簧4的片数为n3，第三级副簧各片的厚度为hA3l，一半作用长度LA3lT，一半夹紧长度LA3l＝LA3lT-L0/2，l＝1,2,…,n3。通过主簧和各级副簧的初始切线弧高，在主簧末片下表面与第一级副簧首片上表面之间设置有第一级渐变间隙δMA1；第一级副簧末片下表面与第二级副簧首片上表面之间设置有第二级间隙δA12；第二级副簧末片下表面与第三级副簧首片上表面之间设置有第三级渐变间隙δA23；以满足板簧各次开始接触载荷、应力强度、渐变刚度、悬架偏频和车辆行驶平顺性的设计要求。根据各片主簧和各级副簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，各次接触载荷，额定载荷，在各级板簧的最大厚度板簧确定和根部重叠部分等效厚度计算的基础上，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧和各级副簧的根部最大应力进行计算。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部应力的计算方法，其特征在于采用以下计算步骤：(1)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度的计算：根据主簧片数n,各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；第一级副簧的片数n1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,n1；第二级副簧片数n2,第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,…,n2；第三级副簧片数n3,第三级副簧各片的厚度hA3l，l＝1,2,…,n3；对主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度hMe、hMA1e、hMA2e、hMA3e分别进行计算，即：(2)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧和三级副簧的最大厚度板簧的厚度的确定：A步骤：主簧的最大厚度板簧的厚度hMmax的确定根据各片主簧的厚度hi，i＝1,2,...,n，确定主簧的最大厚度板簧的厚度hmax，即hmax＝max(hi)；B步骤：第一级副簧的最大厚度板簧的厚度hA1max的确定根据第一级副簧各片的厚度hA1j,j＝1,2,...,n1，确定第一级副簧的最大厚度板簧的厚度hA1max，即hA1max＝max(hA1j)；C步骤：第二级副簧的最大厚度板簧的厚度hA2max的确定根据第二级副簧各片的厚度hA2k,k＝1,2,...,n2，确定第二级副簧的最大厚度板簧的厚度hA2max，即hA2max＝max(hA2k)；D步骤：第三级副簧的最大厚度板簧的厚度hA3max的确定根据第三级副簧各片的厚度hA3l,l＝1,2,...,n3，确定第三级副簧的最大厚度板簧的厚度hA3max，即hA3max＝max(hA3l)；(3)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧根部最大应力σMmax的计算：根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b，主簧首片的一半夹紧长度L1，第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，第3次开始接触载荷Pk3，第3次完全接触载荷Pw3，额定载荷PN，步骤(1)中计算得到的hMe、hMA1e、hMA2e和hMA3e，步骤(2)中所确定的hmax，对主簧根部最大应力σMmax进行计算，即(4)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第一级副簧根部最大应力σA1max计算：根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b，主簧首片的一半夹紧长度L1，第1次开始接触载荷Pk1，第2次开始接触载荷Pk2，第3次开始接触载荷Pk3，第3次完全接触载荷Pw3，额定载荷PN，步骤(1)中计算得到的hMA1e、hMA2e和hMA3e，步骤(2)中所确定的hA1max，对第一级副簧根部最大应力σA1max进行计算，即(5)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第二级副簧根部最大应力σA2max计算：根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b，主簧首片的一半夹紧长度L1，第2次开始接触载荷Pk2，第3次开始接触载荷Pk3，第3次完全接触载荷Pw3，额定载荷PN，步骤(1)中计算得到的hMA2e和hMA3e，步骤(2)中所确定的hA2max，对第二级副簧根部最大应力σA2max进行计算，即(6)非等偏频型三级渐变刚度板簧的第三级副簧根部最大应力σA3max计算：根据非等偏频型三级渐变刚度板簧的宽度b，主簧首片的一半夹紧长度L1，第3次开始接触载荷Pk3，额定载荷PN，步骤(1)中计算得到的hMA3e，步骤(2)中所确定的hA3max，对第三级副簧根部最大应力σA3max进行计算，即本专利技术比现有技术具有的优点由于受各级板簧根部重叠部分等效厚度计算的制约，先前国内外一直未给出非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部应力的计算方法，不能满足非等偏频型三级渐变刚度板簧的根部应力计算、强度校核及CAD软件开发要求。本专利技术可根据各片主簧和各级副簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，各次接触载荷，额定载荷，在各级板簧的最大厚度板簧确定和根部重叠部分等效厚度计算的基础上，对非等偏频型三级渐变刚本文档来自技高网...

【技术保护点】
非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部应力的计算方法，其中，各片板簧为以中心穿装孔对称的结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；三级渐变刚度板簧是由主簧和三级副簧构成，通过主簧和三级副簧的初始切线弧高及三级渐变间隙，满足板簧接触载荷、渐变刚度和应力强度的设计要求，即非等偏频型三级渐变刚度板簧；根据各片板簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，各次接触载荷，额定载荷，在各级板簧的最大厚度板簧确定和根部重叠部分等效厚度计算的基础上，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧和各级副簧的根部最大应力进行计算，具体计算步骤如下：(1)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度的计算：根据主簧片数n,各片主簧的厚度h

【技术特征摘要】
1.非等偏频型三级渐变刚度板簧的各级根部应力的计算方法，其中，各片板簧为以中心穿装孔对称的结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；三级渐变刚度板簧是由主簧和三级副簧构成，通过主簧和三级副簧的初始切线弧高及三级渐变间隙，满足板簧接触载荷、渐变刚度和应力强度的设计要求，即非等偏频型三级渐变刚度板簧；根据各片板簧的结构参数，骑马螺栓夹紧距，各次接触载荷，额定载荷，在各级板簧的最大厚度板簧确定和根部重叠部分等效厚度计算的基础上，对非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧和各级副簧的根部最大应力进行计算，具体计算步骤如下：(1)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度的计算：根据主簧片数n,各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；第一级副簧的片数n1，第一级副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,n1；第二级副簧片数n2,第二级副簧各片的厚度hA2k，k＝1,2,…,n2；第三级副簧片数n3,第三级副簧各片的厚度hA3l，l＝1,2,…,n3；对主簧及其与各级副簧的根部重叠部分等效厚度hMe、hMA1e、hMA2e、hMA3e分别进行计算，即：(2)非等偏频型三级渐变刚度板簧的主簧和三级副簧的最大厚度板簧的厚度的确定：A步骤：主簧的最大厚度板簧的厚度hMmax的确定根据各片主簧的厚度hi，i＝1,2,...,n，确定主簧的最大厚度板簧的厚度hmax，即hmax＝max(hi)；B步骤：第一级副簧的最大厚度板簧的厚度hA1max的确定根据第一级副簧各片的厚度hA1j,j＝1,2,...,n1，确定第一级副簧的最大厚度板簧的厚度hA1max，即hA1max＝max(hA1j)；C步骤：第二级副簧的最大厚度板簧的厚度hA2max的确定根据第二级副簧各片的厚度hA2k,k＝1,2,...,n2，确定第二级副簧的最大厚度板簧的厚度hA2max，即hA2max＝max(hA2k)；D步骤：第三级副簧的最大厚度板簧的厚度hA3max的确定根据第三级副簧各片的厚度hA3l,l＝1,2,...,n3，确定第三级副簧的最大厚度板簧的厚度hA3max，即hA3max＝max(hA3l)；(3)非等偏频型三级渐变刚度板簧...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长城，于曰伟，赵雷雷，汪晓，杨腾飞，毛少坊，王凤娟，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37