端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法技术

本发明专利技术涉及端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法，属于悬架少片变截面板簧技术领域。本发明专利技术可根据板簧片数，各片板簧的结构参数，弹性模量，根部和端部垫片的厚度，装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力的设计要求值，对端部加强非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的自由切线弧高进行设计。通过样机试验可知，本发明专利技术所提供的端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法是准确的，可得到准确可靠的自由切线弧高的设计值。利用该方法可确保首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力满足设计值，提高产品的设计水平和可靠性及车辆行驶安全性；同时，降低产品的设计开发及试验费用，加快开发速度。

【技术实现步骤摘要】
端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法
本专利技术涉及车辆悬架少片变截面板簧，特别是端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法。
技术介绍
随着汽车节能及轻量化的快速发展，少片变截面钢板簧因具有重量轻，材料利用率高，片间无摩擦或摩擦小，振动噪声低，使用寿命长等优点，日益受到车辆悬架专家、生产企业及车辆制造企业的高度关注，并且在车辆悬架系统中得到了广泛应用，其中，为了满足板簧端部及首片受力复杂的要求，可采用端部加强非等构抛物线型变截面板簧，即在各片板簧的抛物线段与端部平直段之间增加一斜线段，增强板簧端部的强度，同时，首片板簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片板簧的端部平直段的厚度和长度。通常为了提高板簧可靠性和使用寿命的设计要求，通过各片板簧不同自由切线弧高，在装配夹紧之后，使首片板簧或前几片板簧产生一定的预夹紧压应力，同时，确保首片板簧的初始切线弧高满足设计要求。因此，为必须根据板簧的结构参数、首片板簧初始切线弧高及各片板簧预夹紧应力的设计要求，对各片板簧的自由切线弧高进行设计。然而，据所查资料可知，由于端部加强非等构抛物线型变截面板簧的夹紧刚度计算非常复杂，且受各片板簧自由切线弧高与装配夹紧后的各片板簧初始切线弧高、夹紧刚度及预夹紧应力之间关系，及各片板簧预夹紧端点力计算的制约，先前一直未曾给出端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法。因此，必须建立一种准确、可靠的端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法，为各片板簧自由切线弧高的设计提供可靠的技术方法，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性和安全性及对少片变截面板簧的设计要求，确保配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高和各片板簧的预夹紧应力满足设计要求，提高产品设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性的设计要求；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、可靠的端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法，其设计流程图，如图1所示。端部加强非等构式少片抛物线型变截面板簧为以中心穿装孔对称的结构，其一半对称夹紧结构示意图如图2所示，其中包括，板簧1，根部垫片2，端部垫片3。板簧1的片数为n，其中，2≤n≤5；各片板簧的一半作用长度为LT，是由根部平直段、抛物线段、斜线段和端部平直段四段构成，其中，根部平直段用于骑马螺栓的装配夹紧，斜线段用于增加板簧端部的强度，各片板簧的端部非等构，首片板簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片板簧的端部平直段的厚度和长度，以满足首片板簧受力复杂的要求，即端部加强非等构式少片抛物线型变截面板簧。各片板簧的根部平直段的厚度h2；板簧的宽度为b，根部平直段的一半长度L0，抛物线段的根部到板簧端点的距离l2＝LT-L0，弹性模量为E。各片板簧的抛物线段的端部厚度h1ip，端部平直段厚度h1i；各片板簧的抛物线段的厚度比为βi＝h1ip/h2。斜线段的水平长度Δl，各片板簧的斜线段的厚度比γi＝h1i/h1ip，各片板簧的斜线段的根部到板簧端点的首片距离l1ip＝l2βi2，各片板簧的端部平直段的长度l1i＝l1ip-Δl，i＝1,2,…,n。各片板簧的根部之间设有根部垫片2，根部垫片厚度为δc。各片板簧的端部之间设有端部垫片3，端部垫片的厚度为δe，材料为碳纤维复合材料，以降低板簧工作所产生的摩擦噪声。各片板簧的自由切线弧高Hgi0，装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高为HgC1。通过各片板簧的各自不同自由切线弧高，确保装配预夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力满足设计要求。根据板簧片数，弹性模量，根部垫片厚度，端部垫片厚度，各片板簧的结构参数，首片板簧的初始切线弧高和各片板簧的预夹紧应力的设计要求值，对端部加强非等构抛物线型变截面板簧的各片板簧的自由切线弧高进行设计。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：(1)端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度Ki的计算：A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-Ei的计算根据板簧片数n，板簧的宽度b，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2，斜线段的水平长度Δl，弹性模量E，各片板簧的根部平直段的厚度h2，抛物线段的端部厚度h1ip，端部平直段的厚度h1i；各片板簧的抛物线段的厚度比βi＝h1ip/h2，斜线段的厚度比γi＝h1i/h1ip，各片板簧的斜线段的根部到板簧端点的水平距离l1ip，端部平直段的长度l1i，对端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-Ei进行计算，i＝1,2,…,n，即B步骤：各片板簧的夹紧刚度Ki的计算根据板簧片数n，各片板簧的根部平直段的厚度h2，A步骤中计算得到的Gx-Ei，对端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧刚度Ki进行计算，i＝1,2,…,n，即(2)端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧预夹紧端点力Fi的计算：根据板簧片数n，板簧的宽度b，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2，各片板簧的根部平直段的厚度h2，及各片板簧的预夹紧应力的设计要求值分别为σi，对端部加强非等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧端点力Fi进行计算，i＝1,2,…,n，即(3)端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧初始切线弧高HgCi的确定：根据板簧片数n，根部垫片厚度δc，端部垫片厚度δe，各片板簧的根部平直段厚度h2，装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高的设计值要求HgC1，前n-1片板簧的端部平直段的厚度h1i，对端部加强非等构式抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧初始切线弧高HgCi进行确定，i＝1,2,..,n，即(4)端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧自由切线弧高Hgi0的设计：根据板簧片数n，步骤(1)中计算得到的Ki，步骤(2)中计算得到的Fi，步骤(3)中所确定的HgCi，对端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的自由切线弧高Hgi0分别进行设计，i＝1,2,..,n，即本专利技术比现有技术具有的优点先前对于端部加强非等构抛物线型变截面板簧，一直未曾给出准确可靠的端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法，不能满足车辆快速发展及对悬架少片变截面板簧现代化CAD设计的要求。本专利技术可根据板簧片数，各片板簧的结构参数，弹性模量，根部垫片和端部垫片的厚度，及装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧的预夹紧应力的设计要求值，对该部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的自由切线弧高进行设计。通过样机试验可知，本专利技术所提供的端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法是正确的，可得到准确可靠的各片板簧自由切线弧高的设计值。利用该方法可确保装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧的预夹紧应力满足设计要求，提高产品的设计水平、产品质量、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，还可降低产品的设计及试验费用，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是端部加强非等构抛物线型变截面板簧自由切线弧高的设计流程图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法，其中，板簧的一半作用长度由根部平直段、抛物线段、斜线段和端部平直段四段构成；根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，斜线段用于增加板簧端部的强度；各片板簧的根部平直段的厚度相等，各片板簧的端部平直段非等构，首片板簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片板簧的端部平直段的厚度和长度，即端部加强非等构式抛物线型变截面板簧；各片板簧的自由切线弧高决定着装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧的预夹紧应力；根据板簧片数，弹性模量，根部垫片和端部垫片的厚度，各片板簧的结构参数，及装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力的设计要求值，对端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的自由切线弧高进行设计，其特征在于采用以下具体设计步骤：(1)端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度Ki的计算：A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数Gx‑Ei的计算根据板簧片数n，板簧的宽度b，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2，斜线段的水平长度Δl，弹性模量E，各片板簧的根部平直段的厚度h2，抛物线段的端部厚度h1ip，端部平直段的厚度h1i；各片板簧的抛物线段的厚度比βi＝h1ip/h2，斜线段的厚度比γi＝h1i/h1ip，各片板簧的斜线段的根部到板簧端点的水平距离l1ip，端部平直段的长度l1i，对端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧端点变形系数Gx‑Ei进行计算，i＝1,2,…,n，即...

【技术特征摘要】
1.端部加强非等构少片变截面板簧自由切线弧高的设计方法，其中，板簧的一半作用长度由根部平直段、抛物线段、斜线段和端部平直段四段构成；根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，斜线段用于增加板簧端部的强度；各片板簧的根部平直段的厚度相等，各片板簧的端部平直段非等构，首片板簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片板簧的端部平直段的厚度和长度，即端部加强非等构式抛物线型变截面板簧；各片板簧的自由切线弧高决定着装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧的预夹紧应力；根据板簧片数，弹性模量，根部垫片和端部垫片的厚度，各片板簧的结构参数，及装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高和各片板簧预夹紧应力的设计要求值，对端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的自由切线弧高进行设计，其特征在于采用以下具体设计步骤：(1)端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧刚度Ki的计算：A步骤：各片板簧的夹紧端点变形系数Gx-Ei的计算根据板簧片数n，板簧的宽度b，抛物线段的根部到板簧端点的水平距离l2，斜线段的水平长度Δl，弹性模量E，各片板簧的根部平直段的厚度h2，抛物线段的端部厚度h1ip，端部平直段的厚度h1i；各片板簧的抛物线段的厚度比βi＝h1ip/h2，斜线段的厚度比γi＝h1i/h1ip，各片板簧的斜线段的根部到板簧端点的水平距离l1ip，端部平直段的长度l1i，对端部加强非等构式抛物线型变截面板簧的各片板簧的夹紧端点变形系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长城，李晓晗，于曰伟，赵雷雷，汪晓，杨铖兆，杨腾飞，梁宇通，石莹，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37