等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法制造技术

本发明专利技术涉及等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法，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，结构参数，额定载荷及首片板簧在额定载荷下的许用应力，对等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的预夹紧应力进行匹配设计。通过样机试验可知，本发明专利技术所提供的等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计方法是准确的，为各片板簧预夹紧应力的匹配设计提供了可靠的技术方法，并且为各片板簧自由切线弧高的设计奠定了可靠的技术基础。利用该方法可确保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、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低产品的设计及试验费用，加快产品开发速度。

【技术实现步骤摘要】
等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法
本专利技术涉及车辆悬架少片变截面板簧，特别是等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法。
技术介绍
随着汽车节能及轻量化政策的实施，少片变截面板簧因具有重量轻，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，应用最为广泛的是等构式少片抛物线型变截面板簧。通常为了满足板簧夹紧刚度特性、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，在装配夹紧之后满足板簧初始切线弧高设计要求；同时，使首片板簧或前几片板簧产生一定的预夹紧压应力，从而提高板簧可靠性和使用寿命，其中，各片板簧的预夹紧应力的匹配设计，是各片板簧自由切线弧高设计的前提。然而，据所查资料可知，一直未曾给出准确可靠的等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法，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。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对等构式少片抛物线型变截面板簧提出了更高的要求，因此，必须建立一种准确、可靠的等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法，为等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧自由切线弧高的设计奠定可靠的技术基础，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性和安全性及对少片变截面板簧的设计要求，提高产品的设计水平，可靠性和使用寿命及车辆行驶全性；同时，降低产品的设计及试验费用，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、可靠的等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法，其匹配设计流程图，如图1所示。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，将对称中心线看作为一半板簧的根部固定端，将端部受力点看作为板簧端点，其一半对称夹紧结构示意图如图2所示，包括，板簧1，根部垫片2，端部垫片3。板簧1的一半跨度为LT，由根部平直段、抛物线段和端部平直段三段所构成，根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，各片板簧的厚度和长度相同，即等构式少片抛物线型变截面板簧。板簧片数为n，其中，2≤n≤5；各片板簧的根部平直段的一半长度L0，宽度为b，弹性模量为E；各片板簧的根部平直段的厚度h2，端部平直段厚度h1，抛物线段的厚度比为β＝h1/h2，端部平直段的长度为l1＝(LT-L0)β2。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，端部垫片的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。由于首片板簧的受力复杂，通过各片板簧的自由切线弧高，确保装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高满足设计要求；同时，使首片或前几片板簧受预夹紧压应力，而末片或后几片板簧受预夹紧拉应力，提高板簧可靠性和使用寿命。各片板簧的自由切线弧高Hgi0，装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高为HgC1，各片板簧的预夹紧应力为σi，i＝1,2,…,n。根据板簧片数，结构参数，额定载荷及首片板簧在额度载荷下的许用应力，对等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的预夹紧应力进行匹配设计。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法，其特征在于采用以下匹配设计步骤：(1)等构式少片抛物线型变截面板簧的根部最大应力σmax的计算:根据板簧片数n，板簧的宽度b，一半跨度LT，根部平直段的一半长度L0，各片板簧的根部平直段的厚度h2，额度载荷PN，对等构式少片抛物线型变截面板簧在额定载荷下的根部最大应力σmax进行计算，即(2)等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧之间预夹紧应力差Δσ的确定:根据板簧片数n，首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]，步骤(1)中计算得到的σmax，对等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧之间的预夹紧应力差Δσ进行确定，即(3)等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧预夹紧应力σi的匹配设计:根据板簧片数n，首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]，步骤(1)中计算得到的σmax，步骤步骤(2)中所确定的Δσ，对等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力σi进行匹配设计，i＝1,2,…,n，即σi＝([σ1]-σmax)+(i-1)Δσ，i＝1,2,…,n。本专利技术比现有技术具有的优点先前对于等构式少片抛物线型变截面板簧，一直未曾给出准确可靠的等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法，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。本专利技术可板簧片数，结构参数，额定载荷及首片板簧在额度载荷下的许用应力，对等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的预夹紧应力进行匹配设计。通过样机试验测试可知，本专利技术所提供的等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法是正确的，可得到准确可靠的各片板簧预夹紧应力的匹配设计值是可靠的，为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设计奠定了可靠的技术基础。利用该方法可确保各片板簧的预夹紧应力满足设计要求，可提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命；同时，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是等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计流程图；图2是等构式少片抛物线型变截面板簧的一半夹紧结构示意图。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。实施例一：某等构式少片抛物线型变截面板簧的宽度b＝60mm，一半跨度LT＝570mm，骑马螺栓夹紧的根部平直段的一半长度L0＝50mm。板簧片数n＝3，各片板簧的根部平直段的厚度h2＝18mm。额定载荷PN＝16000N，首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]＝400MPa。根据板簧片数，结构参数，额定载荷及首片板簧在额度载荷下的许用应力，对该等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的预夹紧应力进行匹配设计。本专利技术实例所提供的等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法，其匹配设计流程如图1所示，具体匹配设计步骤如下：(1)等构式少片抛物线型变截面板簧的根部最大应力σmax的计算:根据板簧片数n＝3，板簧的宽度b＝60mm，半跨度LT＝570mm，根部平直段的一半长度L0＝50mm，各片板簧的根部平直段的厚度h2＝18mm，额度载荷PN＝16000N，对该等构式少片抛物线型变截面板簧的根部最大应力σmax进行计算，即(2)等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧之间预夹紧应力差Δσ的确定:根据板簧片数n＝3，首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]＝400MPa，步骤(1)中计算得到的σmax＝427.98MPa，对该等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧之间的预夹紧应力差Δσ进行确定，即(3)等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧预夹紧应力σi的匹配设计:根据板簧片数n＝3，首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]＝400MPa，步骤(1)中计算得到的σmax＝427.98MPa，步骤(2)中所确定的Δσ＝27.98MPa，对该等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的预夹紧应力σi进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法，其中，板簧的一半对称结构由根部平直段、抛物线段和端部平直段构成，各片板簧的根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，各片板簧的厚度和长度相同，即等构式少片抛物线型变截面板簧；预夹紧应力的匹配设计是各片板簧自由切线弧高设计的前提；根据板簧片数，结构参数，额定载荷及首片板簧在额度载荷下的许用应力，对等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的预夹紧应力进行匹配设计，其特征在于采用以下具体匹配设计步骤：(1)等构式少片抛物线型变截面板簧的根部最大应力σmax的计算:根据板簧片数n，板簧的宽度b，一半跨度LT，根部平直段的一半长度L0，各片板簧的根部平直段的厚度h2，额度载荷PN，对等构式少片抛物线型变截面板簧在额定载荷下的根部最大应力σmax进行计算，即

【技术特征摘要】
1.等构式少片抛物线型变截面板簧预夹紧应力的匹配设计法，其中，板簧的一半对称结构由根部平直段、抛物线段和端部平直段构成，各片板簧的根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧，各片板簧的厚度和长度相同，即等构式少片抛物线型变截面板簧；预夹紧应力的匹配设计是各片板簧自由切线弧高设计的前提；根据板簧片数，结构参数，额定载荷及首片板簧在额度载荷下的许用应力，对等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的预夹紧应力进行匹配设计，其特征在于采用以下具体匹配设计步骤：(1)等构式少片抛物线型变截面板簧的根部最大应力σmax的计算:根据板簧片数n，板簧的宽度b，一半跨度LT，根部平直段的一半长度L0，各片板簧的根部平直段的厚度h2，额度载荷PN，对等构式少片抛物线型变...

【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，杨铖兆，朱召辉，张云山，毛少坊，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37