本發(fā)明涉及車(chē)輛懸架板簧，特別是高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法。

背景技術(shù)：

隨著高強(qiáng)度鋼板材料的出現(xiàn)，可采用高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧，以滿(mǎn)足在不同載荷下的車(chē)輛行駛平順性及懸架漸變偏頻保持不變的設(shè)計(jì)要求，其中，漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷和完全接觸載荷的大小，不僅影響主簧和副簧的最大應(yīng)力，而且還影響主副簧的漸變復(fù)合夾緊剛度及懸架系統(tǒng)偏頻和車(chē)輛行駛平順性。判斷所設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧是否滿(mǎn)足特性設(shè)計(jì)要求，不僅與各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、主副簧切線弧高和漸變間隙有關(guān)，而且還與接觸載荷有關(guān)，因此，應(yīng)根據(jù)漸變剛度板簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，首先給出接觸載荷驗(yàn)算值。然后，由于漸變剛度板簧在漸變過(guò)程中的撓度及漸變剛度計(jì)算非常復(fù)雜，且受重疊部分等效厚度計(jì)算的制約，據(jù)所查資料可知，先前國(guó)內(nèi)外一直未給出高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法。隨著車(chē)輛行駛速度及其對(duì)平順性要求的不斷提高，對(duì)高強(qiáng)度一級(jí)漸變剛度設(shè)計(jì)板簧提出了更高要求，因此，必須建立一種精確、可靠的高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法，為高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧特性仿真計(jì)算及仿真軟件開(kāi)發(fā)奠定可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，滿(mǎn)足車(chē)輛行業(yè)快速發(fā)展、車(chē)輛行駛平順性對(duì)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的設(shè)計(jì)要求，通過(guò)設(shè)計(jì)驗(yàn)算和仿真計(jì)算及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)所存在問(wèn)題，從而提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量和性能；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)便、可靠的高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法，驗(yàn)算流程圖，如圖1所示。板簧采用高強(qiáng)度鋼板，寬度為b，彈性模量為E，各片板簧為以中心穿裝孔對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)，其安裝夾緊距的一半L₀為騎馬螺栓夾緊距的一半L₀；高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的一半對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，由主簧1和副簧2構(gòu)成，其中，主簧1的片數(shù)為n，各片主簧的厚度為h_i，一半作用長(zhǎng)度為L(zhǎng)_it，一半夾緊長(zhǎng)度為L(zhǎng)_i＝L_it-L₀/2，i＝1,2,…,n；副簧2的片數(shù)為m，各片副簧的厚度為h_Aj，一半作用長(zhǎng)度為L(zhǎng)_Ajt，一半夾緊長(zhǎng)度為L(zhǎng)_Aj＝L_Ajt-L₀/2，j＝1,2,…,m。末片主簧的下表面與首片副簧的上表面之間的主副簧漸變間隙δ_MA，其大小是由主簧初始切線弧高與副簧初始切線弧高所決定的。當(dāng)載荷達(dá)到開(kāi)始起作用載荷P_k時(shí)，在騎馬螺栓夾緊距外側(cè)，末片主簧下表面與首片副簧上表面開(kāi)始接觸；當(dāng)載荷達(dá)到完全接觸載荷P_w時(shí)，末片主簧下表面與首片副簧上表面完全接觸。當(dāng)載荷在[P_k,P_w]范圍內(nèi)變化時(shí)，主簧末片下表面與副簧首片上表面的接觸位置及主副簧漸變復(fù)合夾緊剛度K_kwP隨載荷而變化，從而滿(mǎn)足懸架偏頻保持不變的設(shè)計(jì)要求。開(kāi)始接觸載荷和完全接觸載荷是由所設(shè)計(jì)漸變剛度板簧的結(jié)構(gòu)所決定的，不僅影響板簧最大應(yīng)力，而且影響板簧的漸變復(fù)合夾緊剛度。根據(jù)主簧夾緊剛度、主副簧復(fù)合夾緊剛度、主簧的厚度和片數(shù)，首片主簧的一半夾緊長(zhǎng)度，首片副簧的一半夾緊長(zhǎng)度，主簧初始切線弧高設(shè)計(jì)值和副簧初始切線弧高設(shè)計(jì)值，對(duì)所設(shè)計(jì)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷和完全接觸載荷進(jìn)行驗(yàn)算，確保滿(mǎn)足接觸載荷及漸變復(fù)合夾緊剛度的設(shè)計(jì)要求。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法，其特征在于采用以下驗(yàn)算步驟：

(1)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的末片主簧下表面初始曲率半徑R_M0b的確定：

根據(jù)主簧初始切線弧高H_gM0，主簧片數(shù)n，各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,..,n，首片主簧的一半夾緊長(zhǎng)度L₁，對(duì)高強(qiáng)度一級(jí)漸變剛度板簧的末片主簧下表面初始曲率半徑R_M0b進(jìn)行確定，即

(2)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的首片副簧上表面初始曲率半徑R_A0a的確定：

根據(jù)首片副簧的一半夾緊長(zhǎng)度L_A1，副簧初始切線弧高H_gA0，對(duì)高強(qiáng)度一級(jí)漸變剛度板簧的首片副簧上表面初始曲率半徑R_A0a進(jìn)行確定，即

(3)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷P_k的驗(yàn)算：

A步驟：主簧根部重疊部分等效厚度h_Me的計(jì)算

根據(jù)主簧片數(shù)n，各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,..,n，對(duì)主簧根部重疊部分的等效厚度h_Me進(jìn)行計(jì)算，即

B步驟：開(kāi)始接觸載荷P_k的驗(yàn)算：

根據(jù)高強(qiáng)度一級(jí)漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；首片主簧的一半夾緊跨長(zhǎng)度L₁，步驟(1)中所確定的R_M0b，步驟(2)中所確定的R_A0a，A步驟中計(jì)算得到的度h_Me，對(duì)高強(qiáng)度一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷P_k進(jìn)行驗(yàn)算，即

(4)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的完全接觸載荷P_w的驗(yàn)算：

根據(jù)主簧夾緊剛度K_M，主副簧的復(fù)合夾緊剛度K_MA，及步驟(3)中驗(yàn)算所得到的P_k，對(duì)高強(qiáng)度一級(jí)漸變剛度板簧的完全接觸載荷P_w進(jìn)行驗(yàn)算，即

本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)

由于在主副簧漸變接觸過(guò)程中，漸變剛度板簧的撓度計(jì)算非常復(fù)雜，據(jù)所查資料可知，先前國(guó)內(nèi)外一直未給出高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法。本發(fā)明可根據(jù)所設(shè)計(jì)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的主簧夾緊剛度，主副簧復(fù)合夾緊剛度，主簧的厚度和片數(shù)，首片主簧的一半夾緊長(zhǎng)度，首片副簧的一半夾緊長(zhǎng)度，主簧初始切線弧高，副簧初始切線弧高，對(duì)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷和完全接觸載荷進(jìn)行驗(yàn)算。通過(guò)樣機(jī)加載變形試驗(yàn)測(cè)試可知，本發(fā)明所提供的高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法是正確的，可得到準(zhǔn)確可靠的接觸載荷驗(yàn)算值，為高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧特性的仿真計(jì)算及CAD軟件開(kāi)發(fā)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)；同時(shí)，利用該方法，可對(duì)所設(shè)計(jì)漸變剛度板簧的接觸載荷進(jìn)行驗(yàn)算，確保漸變剛度滿(mǎn)足車(chē)輛懸架平順性的設(shè)計(jì)要，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量和性能，并且還可降低設(shè)計(jì)和試驗(yàn)測(cè)試費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。

附圖說(shuō)明

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1是高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧接觸載荷的驗(yàn)算流程圖；

圖2是高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的一半對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方案

下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例：某高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的寬度b＝63mm，騎馬螺栓夾緊距的一半L₀＝50mm，彈性模量E＝200GPa。主簧片數(shù)n＝3片，各片主簧的厚度h₁＝h₂＝h₃＝7mm，首片主簧的一半作用長(zhǎng)度L_1t＝525mm，首片主簧的一半夾緊長(zhǎng)度L₁＝L_1t-L₀/2＝500mm，主簧夾緊剛度K_M＝51.3N/mm。副簧片數(shù)m＝2片，各片副簧的厚度h_A1＝h_A2＝12mm，首片副簧的一半作用長(zhǎng)度L_A1t＝350m，首片副簧的一半夾緊長(zhǎng)度為L(zhǎng)_A1＝L_A1t-L₀/2＝325mm。主簧初始切線弧高H_gM0＝112.5mm，副簧初始切線弧高H_gA0＝21.5mm。主副簧的總復(fù)合夾緊剛度K_MA＝173.7N/mm。根據(jù)板簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主簧夾緊剛度K_M，主副簧復(fù)合夾緊剛度K_MA，主簧初始切線弧高H_gM0和副簧初始切線弧高H_gA0，對(duì)該高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷P_k和完全接觸載荷P_w進(jìn)行驗(yàn)算。

本發(fā)明實(shí)例所提供的高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的接觸載荷的驗(yàn)算方法，其驗(yàn)算流程如圖1所示，具體設(shè)計(jì)步驟如下：

(1)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的末片主簧下表面初始曲率半徑R_M0b的確定：

根據(jù)主簧片數(shù)n＝3，各片主簧的厚度h_i＝7mm，i＝1,2,..,n，首片主簧的一半夾緊長(zhǎng)度L₁＝500mm，主簧初始切線弧高H_gM0＝112.5mm，確定該高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的末片主簧下表面初始曲率半徑R_M0b，即

(2)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的首片副簧上表面初始曲率半徑R_A0a的確定：

根據(jù)首片副簧的一半夾緊長(zhǎng)度L_A1＝325mm，副簧初始切線弧高H_gA0＝21.5mm，確定該高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的副首片簧上表面曲率半徑R_A0a，即

(3)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷P_k的驗(yàn)算：

A步驟：主簧根部重疊部分等效厚度h_Me的計(jì)算

根據(jù)主簧片數(shù)n＝3，各片主簧的厚度h_i＝7mm，i＝1,2,3，對(duì)主簧根部重疊部分的等效厚度h_Me進(jìn)行計(jì)算，即

B步驟：漸變剛度板簧開(kāi)始接觸載荷P_k的驗(yàn)算：

根據(jù)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的寬度b＝63mm，彈性模量E＝200GPa；首片主簧的一半夾夾緊長(zhǎng)度L₁＝500mm，步驟(1)中確定的R_M0b＝1188.4mm，步驟(2)中所確定的R_A0a＝2467.1mm，及A步驟中計(jì)算所得到的h_Me＝10.1mm，對(duì)該高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷P_k進(jìn)行驗(yàn)算，即

(4)高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的完全接觸載荷P_w的驗(yàn)算：

根據(jù)主簧夾緊剛度K_M＝51.3N/mm，主副簧復(fù)合夾緊剛度K_MA＝173.7N/mm，及步驟(3)中驗(yàn)算所得到的P_k＝1885N，對(duì)該高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的完全接觸載荷P_w進(jìn)行驗(yàn)算，即

通過(guò)驗(yàn)算值與設(shè)計(jì)要求值的比較可知，該高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷P_k和完全接觸載荷P_w的驗(yàn)算值P_k＝1885N和P_w＝6383N，分別與設(shè)計(jì)要求值P_k＝1883N和P_w＝6378N相吻合，絕對(duì)偏差分別為2N和6N，相對(duì)偏差分別僅為0.011％和0.094％，結(jié)果表明本發(fā)明所提供的高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷P_k和完全接觸載荷P_w的驗(yàn)算方法是正確的，可得到準(zhǔn)確可靠的接觸載荷驗(yàn)算值，為高強(qiáng)度等偏頻型一級(jí)漸變剛度板簧的切線弧高驗(yàn)證及撓度和應(yīng)力仿真計(jì)算奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法可提供產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量和性能，確保滿(mǎn)足一級(jí)漸變剛度板簧的接觸載荷、漸變剛度及懸架偏頻設(shè)計(jì)要求，提高車(chē)輛行駛平順性；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)和試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。