高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法技术

本发明专利技术涉及高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明专利技术可根据主簧结构参数、首片副簧长度、弹性模量、主簧加紧刚度、主副簧复合加紧刚度、接触载荷、额定载荷及额定载荷下剩余切线弧高设计要求值，对高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙进行设计。通过样机加载试验可知，本发明专利技术所提供的高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法是正确的，可得到准确可靠的主副簧间隙设计值，为高强度一级渐变刚度板簧设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法可提高产品设计水平、质量和性能及车辆行驶平顺性，同时，降低产品设计和试验测试费用，加快产品开发速度。

Design method of main and secondary spring clearance of high strength grade tapered spring leaf

The invention relates to a design method for the main and secondary spring clearance of a high strength first grade gradual rigidity leaf spring, belonging to the technical field of suspension leaf spring. The invention can according to the main structure parameters, the first spring spring sheet length, elastic modulus, stiffness, stepping up the main spring and the helper spring to composite stiffness, contact load, rated load and rated load design value of the remaining tangent arc height, main and auxiliary spring clearance of high strength and a gradual rigidity leaf spring design. The prototype loading test shows that the design method of main auxiliary spring gap and high strength level gradient provided by the invention of the leaf spring stiffness is correct, can be the main and auxiliary spring clearance design accurate and reliable value, laid a reliable technical basis for high strength level gradual rigidity leaf spring design and CAD software development. This method can improve product design level, quality and performance, vehicle ride comfort, at the same time reduce product design and test cost, and accelerate product development speed.

【技术实现步骤摘要】
高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法
本专利技术涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法。
技术介绍
随着高强度钢板材料的出现，可采用高强度一级渐变刚度板簧，以满足在不同载荷下的车辆行驶平顺性及悬架渐变偏频保持不变的设计要求，其中，高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙，不仅影响开始接触载荷和完全接触载荷的大小，而且还影响主副簧的渐变复合夹紧刚度及车辆行驶平顺性。然而，由于在主副簧渐变接触过程中，高强度一级渐变刚度板簧挠度的计算非常复杂，据所查资料可知，先前国内外一直未给出高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对高强度一级渐变刚度设计板簧提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，为高强度一级渐变刚度板簧设计及CAD软件开发奠定可靠的技术基础，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性对高强度一级渐变刚度板簧的设计要求，提高产品设计水平、质量和性能，满足车辆行驶平顺性的设计要求；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、可靠的高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，设计流程图，如图1所示。板簧采用高强度钢板，宽度为b，弹性模量为E，各片板簧为以中心穿装孔对称的结构，其安装夹紧距的一半L0为骑马螺栓夹紧距的一半L0；高强度一级渐变刚度板簧的一半对称结构如图2所示，由主簧1和副簧2构成，其中，主簧1的片数为n，各片主簧的厚度为hi，一半作用长度为Lit，一半夹紧长度为Li＝Lit-L0/2，i＝1,2,…,n；副簧2的片数为m，各片副簧的厚度为hAj，一半作用长度为LAjt，一半夹紧长度为LAj＝LAjt-L0/2，j＝1,2,…,m。末片主簧的下表面与首片副簧的上表面之间的主副簧渐变间隙δMA，其大小是由主簧初始切线弧高与副簧初始切线弧高所决定的。当载荷达到开始起作用载荷Pk时，在骑马螺栓夹紧距外侧，末片主簧下表面与首片副簧上表面开始接触；当载荷达到完全接触载荷Pw时，末片主簧下表面与首片副簧上表面完全接触。当载荷在[Pk,Pw]范围内变化时，主簧末片下表面与副簧首片上表面的接触位置及主副簧渐变复合夹紧刚度KkwP随载荷而变化，从而满足悬架偏频保持不变的设计要求，即等偏频型一级渐变刚度板簧悬架。高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙，不仅影响开始接触载荷和完全接触载荷，而且还影响渐变复合夹紧刚度KkwP及车辆行驶平顺性。在各片主簧的结构参数、首片副簧的一半夹紧长度，弹性模量、主簧夹紧刚度、主副簧复合夹紧刚度、开始接触载荷、完全接触载荷、额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值给定情况下，对高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙进行设计。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：(1)高强度一级渐变刚度板簧的主副簧渐变复合夹紧刚度KkwP的计算：根据开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw，主簧夹紧刚度KM，主副簧复合夹紧刚度KMA，对高强度一级渐变刚度板簧在载荷P∈[Pk,Pw]范围内的渐变复合夹紧刚度KkwP进行计算，即(2)高强度一级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高HgM0的确定：根据开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw，额定载荷PN，主簧夹紧刚度KM，主副簧复合夹紧刚度KMA，额定载荷下的剩余切线弧高HgMsy，及步骤(1)中计算所得到的KkwP，对高强度一级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高HgM0进行确定，即(3)高强度一级渐变刚度板簧的副簧初始切线弧高HgA0的确定：A步骤：末片主簧下表面初始曲率半径RM0b计算根据主簧片数n，首片主簧的一半夹紧长度L1，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；步骤(2)中设计得到的HgM0，对主簧末片下表面初始曲率半径RM0b进行计算，即B步骤：首片副簧上表面初始曲率半径RA0a计算根据高强度一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；主簧片数n，首片主簧的一半夹紧长度L1，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；开始接触载荷Pk，及A步骤中计算得到的RM0b，对首片副簧上表面初始曲率半径RA0进行计算，即式中，hMe为主簧根部重叠部分的等效厚度，C步骤：副簧初始切线弧高HgA0的确定根据首片副簧的一半夹紧长度LA1，B步骤中计算得到的RA0a，对副簧初始切线弧高HgA0进行确定，即(4)末片主簧在对应首片副簧端点位置的曲面高度HM-Aend计算：I步骤：基于初始切线弧高的首片主簧等效端点力FM1e计算根据高强度一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的厚度h1，首片主簧的一半夹紧长度L1，步骤(2)中计算得到的HgM0，对基于初始切线弧高的首片主簧的等效端点力FM1e进行计算，即II步骤：末片主簧在对应首片副簧端点位置的曲面高度HM-Aend计算根据高强度一级渐变刚度板簧的宽度b，弹性模量E；首片主簧的厚度h1，一半夹紧长度L1；首片副簧的一半夹紧长度LA1，及I步骤中计算得到的FM1e，对末片主簧在对应首片副簧端点位置的曲面高度HM-Aend进行计算，即式中，为末片主簧在对应首片副簧端点位置的变形系数，(5)高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙δMA的设计：根据步骤(4)的II步骤中计算得到的HM-Aend，步骤(3)的C步骤中计算得到的HgA0，对高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙δMA进行设计，即δMA＝HM-Aend-HgA0。本专利技术比现有技术具有的优点由于高强度一级渐变刚度板簧的在主簧和副簧渐变过程中的挠度及渐变复合夹紧刚度的计算非常复杂，据所查资料可知，先前一直未能给出高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法。本专利技术可根据高强度一级渐变刚度板簧的各片主簧结构参数、首片副簧的一半夹紧距、弹性模量、开始接触载荷、完全接触载荷、额定载荷及在额定载荷下的剩余弧高设计要求值，对高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙进行设计。通过样机加载变形试验测试可知，本专利技术所提供的高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法是正确的，可得到准确可靠的主副簧间隙设计值，为高强度一级渐变刚度板簧设计提供了可靠的技术方法，为CAD软件开发奠定了可靠的技术基础；同时，利用该方法，可提高产品设计水平、产品质量和车辆行驶平顺性；同时，还可降低设计和试验测试费用，加快产品开发速度。附图说明为了更好地理解本专利技术，下面结合附图做进一步的说明。图1是高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计流程图；图2是高强度一级渐变刚度板簧的一半对称结构示意图；图3是实施例的高强度一级渐变刚度板簧的渐变复合夹紧刚度随载荷的变化曲线；图4是实施例的高强度一级渐变刚度板簧的末片主簧下表面曲面、首片副簧上表面曲面、及主副簧间隙δMA图。具体实施方案下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例：某高强度一级渐变刚度板簧的宽度b＝63mm，骑马螺栓夹紧距的一半L0＝50mm，弹性模量E＝200Gpa。主簧片数n＝2片，各片主簧的厚度h1＝h2＝8mm，首片主簧的一半作用长度分别为L1t＝525mm，一半夹紧长度分别为L1＝L1t-L0/本文档来自技高网...

【技术保护点】
高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，其中，板簧采用高强度钢板，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；通过主簧和副簧的初始切线弧高及渐变间隙，确保满足板簧接触载荷、渐变刚度及在渐变载荷下的悬架偏频保持不变的设计要求，即等偏频型一级渐变刚度板簧悬架；根据主簧夹紧刚度、主副簧复合夹紧刚度、各片主簧的结构参数、首片副簧的一半夹紧长度、弹性模量、接触载荷、额定载荷及在额定载荷下的剩余弧高，对高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙进行设计，具体设计步骤如下：(1)高强度一级渐变刚度板簧的主副簧渐变复合夹紧刚度K

【技术特征摘要】
1.高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙的设计方法，其中，板簧采用高强度钢板，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；通过主簧和副簧的初始切线弧高及渐变间隙，确保满足板簧接触载荷、渐变刚度及在渐变载荷下的悬架偏频保持不变的设计要求，即等偏频型一级渐变刚度板簧悬架；根据主簧夹紧刚度、主副簧复合夹紧刚度、各片主簧的结构参数、首片副簧的一半夹紧长度、弹性模量、接触载荷、额定载荷及在额定载荷下的剩余弧高，对高强度一级渐变刚度板簧的主副簧间隙进行设计，具体设计步骤如下：(1)高强度一级渐变刚度板簧的主副簧渐变复合夹紧刚度KkwP的计算：根据开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw，主簧夹紧刚度KM，主副簧复合夹紧刚度KMA，对高强度一级渐变刚度板簧在载荷P∈[Pk,Pw]范围内的渐变复合夹紧刚度KkwP进行计算，即(2)高强度一级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高HgM0的确定：根据开始接触载荷Pk，完全接触载荷Pw，额定载荷PN，主簧夹紧刚度KM，主副簧复合夹紧刚度KMA，额定载荷下的剩余切线弧高HgMsy，及步骤(1)中计算所得到的KkwP，对高强度一级渐变刚度板簧的主簧初始切线弧高HgM0进行确定，即(3)高强度一级渐变刚度板簧的副簧初始切线弧高HgA0的确定：A步骤：末片主簧下表面初始曲率半径RM0b计算根据主簧片数n，首片主簧的一半夹紧长度L1，各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n；步骤(2)中设计得到的HgM0，对主簧末片下表面初始曲率半径RM0b进行计算，即B步骤：首片副簧上表面初始曲率半径RA0a计算根据高强...

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