本发明专利技术属于椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度计算技术领域，具体涉及一种椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，可根据椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的结构参数和材料特性参数，即根据螺旋弹簧的有效圈数和有效高度，丝径椭圆截面的长半轴和短半轴，弹性模量，泊松比和剪切模量，对椭圆截面丝径截锥型螺旋弹簧的垂向刚度进行计算。通过样机的ANSYS仿真和试验验证可知，利用方法可得到准确、可靠的椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算值，确保垂向刚度满足设计要求，且为椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧及关键参数设计，奠定了可靠的技术基础，从而提高产品设计水平、性能及可靠性，加快了产品开发速度。度。度。
【技术实现步骤摘要】
椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算方法
[0001]本专利技术涉及一种椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，属于椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度计算
技术介绍
[0002]随着车辆的快速发展及行驶速度的不断提高，对车辆悬架弹簧的性能及设计提出了更高的要求。为了满足车辆行驶稳定性及安装空间的设计要求，有时会采用椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧。然而，由于椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的首端和末端的中径不相等，因此其垂向刚度的计算非常复杂。据所查资料可知，目前国内外一直未曾给出准确、可靠的椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算方法。随着车辆行驶速度及对行驶平稳性和安全性要求的不断提高，对车辆悬架弹簧设计提出了更高的要求，必须满足螺旋弹簧安装和垂向刚度设计要求，从而满足椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的正向开发设计的要求。因此，必须建立一种准确、可靠的椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，满足车辆行驶平稳性和安全性的设计要求，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。
技术实现思路
[0003]根据以上现有技术中的不足，本专利技术的目的在于：提供一种椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，可准确、可靠的计算出椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的垂向刚度，其计算流程图，如图1所示。
[0004]本专利技术所述的椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的结构及参数符号的示意图如图2所示，截锥型螺旋弹簧的首端和末端的中径不相等，首端和末端的中径分别为D1和D2，截锥型螺旋弹簧的首端的中径D1的圆心为原点O，以首端原点O到丝径的有效起始点为X轴，以首端原点O到末端中径圆心为Z轴，建立截锥型螺旋弹簧的坐标系,螺旋弹簧的有效高度H0，升角为α。螺旋弹簧丝径的椭圆截面的示意图，如图3所示，丝径椭圆截面的长半轴b，短半轴为a,以椭圆截面的中心o为原点，建立丝径的椭圆截面坐标系oxy。螺旋弹簧材料的弹性模量E，泊松比μ，剪切模量G。根据椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的结构参数和材料特性参数，对椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的垂向刚度进行计算，确保椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的垂向刚度满足车辆悬架的设计要求，且为椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧及其关键参数的设计，奠定了可靠的技术基础。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所提供的一种椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，采用了以下计算步骤：
[0006](1)椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的升角α的计算：
[0007]根据椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的有效圈数n，有效高度H0，截锥型螺旋弹簧的首端中径D1，末端中径D2，对椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的升角α进行计算，即
[0008][0009]式中，L
C
为n圈丝径在水平投影平面内的总圆弧长度，
[0010](2)螺旋弹簧的丝径椭圆截面的惯性矩I
b
和极惯性矩I
p
的计算：
[0011]根据丝径椭圆截面的长半轴b，短半轴为a，对丝径椭圆截面的惯性矩I
b
和极惯性矩I
p
进行计算，即
[0012][0013](3)椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的垂向柔度R
dz
的计算：
[0014]根据椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的有效圈数n，截锥型螺旋弹簧的首端中径D1，末端中径D2，螺旋弹簧材料的弹性模量E，剪切模量G,步骤(1)中计算得到的α，步骤(2)中计算得到的I
b
和I
p
；对椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的垂向柔度R
dz
进行计算，即
[0015][0016](4)椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的垂向刚度K
z
的计算：
[0017]根据步骤(3)中计算得到的R
dz
，对椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的垂向刚度K
z
进行计算，即
[0018][0019]本专利技术与现有技术相比所具有的有益效果是：
[0020]本专利技术所述的椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，可根据椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的结构参数和材料特性参数，即根据丝径椭圆截面的宽度和厚度，螺旋弹簧的有效圈数，有效高度，螺旋弹簧的首端和末端的中径，及弹性模量，泊松比和剪切模量，对椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的垂向刚度进行计算；通过样机的ANSYS仿真和试验验证可知，利用方法可得到准确、可靠的椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算值，确保椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的垂向刚度满足设计要求，且为椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧及其关键参数的设计，奠定了可靠的技术基础，从而提高产品设计水平和性能，提高车辆行驶平顺性；同时，还降低设计及试验费用，加快产品开发速度。
附图说明
[0021]图1是椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算流程图；
[0022]图2是椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的结构及参数符号的示意图；
[0023]图3是截锥型螺旋弹簧丝径的椭圆截面的示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术的实施例做进一步描述：
[0025]实施例1：
[0026]如图1至图3所示，某悬架弹簧，为了满足安装的要求，采用椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧。其中，截锥型螺旋弹簧的首端中径D1＝100mm，末端中径D2＝130mm，丝径椭圆截面的长半轴b＝7.5mm，短半轴a＝4.5mm，有效圈数n＝4.5，有效高度H0＝350mm，弹性模量E＝206GPa，泊松比μ＝0.3，剪切模量G＝79.231GPa。根据椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的结构参数，弹性模量，泊松比，剪切模量，对该椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的垂向刚度进行计算。
[0027]本专利技术实例所提供的椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，其计算的流程如图1所示，具体的计算步骤如下：
[0028](1)椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的升角α的计算：
[0029]根据椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的有效圈数n＝4.5，有效高度H0＝350mm，截锥型螺旋弹簧的首端中径D1＝100mm，末端中径D2＝130mm，对椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的升角α进行计算，即
[0030][0031]式中，L
C
为n圈丝径在水平投影平面内的总圆弧长度，
[0032](2)螺旋弹簧的丝径椭圆截面的惯性矩I
b
和极惯性矩I
p
的计算：
[0033]根据丝径椭圆截面的长半轴b＝7.5mm，短半轴a＝4.5mm，对丝径椭圆截面的惯性矩I
b
和极惯性矩I
p
进行计算，即
[0034][0035][0036](3)椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的垂向柔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧垂向刚度的计算方法，其中，丝径截面为椭圆形，且螺旋弹簧的首端中径和末端中径不相等，即椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧；根据椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的结构参数和材料特性参数，对椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的垂向刚度进行计算，其特征在于，计算步骤如下：(1)椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的升角α的计算：根据椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的有效圈数n，有效高度H0，截锥型螺旋弹簧的首端中径D1，末端中径D2，对椭圆截面丝径式截锥型螺旋弹簧的升角α进行计算，即式中，L
C
为n圈丝径在水平投影平面内的总圆弧长度，(2)螺旋弹簧的丝径椭圆截面的惯性矩I
b
和极惯性矩I
p
的计算：根据丝径椭圆截面的长半轴b，短半轴为a，对丝径椭圆截面的惯性矩...
【专利技术属性】
技术研发人员：王泽锴，周长城，孙继明，周超，耿向明，张志宁，刘刚，
申请(专利权)人：山东星泉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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