非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副簧復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法
【專利摘要】本發(fā)明非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副簧復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法，屬于懸架鋼板彈簧技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明根據(jù)各片副簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)和彈性模量，對(duì)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的復(fù)合剛度進(jìn)行驗(yàn)算。通過(guò)實(shí)例和ANSYS仿真驗(yàn)證可知，該方法可得到準(zhǔn)確可靠的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副簧的復(fù)合剛度驗(yàn)算值，為非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧復(fù)合剛度的驗(yàn)算提供了可靠的驗(yàn)算方法，為此結(jié)構(gòu)主副簧的解析設(shè)計(jì)及CAD軟件開(kāi)發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法可提高車輛懸架變截面主副簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能及行駛平順性；同時(shí)，降低懸架彈簧重量和成本，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。
【專利說(shuō)明】
非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及車輛懸架鋼板彈黃，特別是非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃復(fù)合 剛度的驗(yàn)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 少片變截面鋼板彈黃因具有重量輕、片間摩擦小、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在車 輛鋼板彈黃懸架系統(tǒng)中。為了滿足加工工藝、應(yīng)力強(qiáng)度、剛度及端部吊耳厚度的設(shè)計(jì)要求， 在實(shí)際工程應(yīng)用過(guò)程中，通常將少片變截面鋼板彈黃設(shè)計(jì)為非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型 變截面主副黃形式，當(dāng)載荷大于副黃起作用載荷時(shí)，副黃觸點(diǎn)與主黃拋物線段某點(diǎn)相接觸， 即非端部接觸式，其中，主副黃的復(fù)合剛度對(duì)車輛懸架性能具有重要影響，并且影響車輛的 行駛平順性和安全性。然而，由于該形式的少片變截面鋼板彈黃的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中，主副黃 的拋物線段與端部平直段之間帶有斜線段，對(duì)彈黃端部起加強(qiáng)作用，各片主黃的端部平直 段非等構(gòu)，即第1片主黃的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度，大于其他各片主黃的端部平直段的厚 度和長(zhǎng)度，且副黃長(zhǎng)度小于主黃長(zhǎng)度，主副黃接觸之后各片主黃和副黃的內(nèi)力及變形存有 禪合，因此，非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的復(fù)合剛度解析驗(yàn)算非常困難，先 前國(guó)內(nèi)外一直未曾給出可靠的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃復(fù)合剛度的驗(yàn) 算方法。據(jù)所查閱資料可知，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃 的復(fù)合剛度，大都是利用ANSYS仿真軟件，通過(guò)實(shí)體建模對(duì)給定結(jié)構(gòu)和載荷下的變截面主副 黃的變形及剛度進(jìn)行數(shù)值仿真驗(yàn)證。盡管利用有限元仿真分析方法可得到比較可靠的仿真 數(shù)值，然而，由于ANSYS仿真分析只能對(duì)給定結(jié)構(gòu)和載荷下的主副黃的變形及剛度進(jìn)行數(shù)值 仿真驗(yàn)證，不能提供精確的主副黃復(fù)合剛度解析計(jì)算式，所W不能滿足非端部接觸式少片 端部加強(qiáng)型變截面主副黃解析設(shè)計(jì)及CAD軟件開(kāi)發(fā)的要求。因此，必須建立一種準(zhǔn)確、可靠 的端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法，滿足非端部接觸式少片 端部加強(qiáng)型變截面主副黃解析設(shè)計(jì)及CAD軟件開(kāi)發(fā)的技術(shù)要求，提高車輛懸架少片變截面 鋼板彈黃的設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量和性能及車輛行駛平順性；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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 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、 可靠的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法，驗(yàn)算流程圖，如圖1所 示。非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，主副黃的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)可看 作為懸臂梁，即對(duì)稱中屯、線為根部固定端，主黃的端部受力點(diǎn)和副黃觸點(diǎn)分別作為主黃端 點(diǎn)和副黃端點(diǎn)，非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示， 包括:主黃1，根部墊片2,副黃3,端部墊片4;主黃1和副黃3的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)由根部平直段、 拋物線段、斜線段、端部平直段四段構(gòu)成，斜線段對(duì)變截面主副黃的端部起加強(qiáng)作用;主黃1 的各片根部平直段之間、副黃3的根部平直段之間、及主黃1的根部平直段與副黃3的根部平 直段之間，均設(shè)有根部墊片2，主黃I各片的端部平直段設(shè)有端部墊片4，端部墊片4的材料為 碳纖維復(fù)合材料，用來(lái)降低彈黃工作時(shí)所產(chǎn)的摩擦噪聲。主黃1和副黃3的寬度為b，安裝間 距的一半長(zhǎng)度為13,斜線段的長(zhǎng)度為Al,彈性模量為E。主黃1的一半長(zhǎng)度為L(zhǎng)m,各片主黃的 根部平直段的厚度為h2M，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離為l2M = LM-l3,主黃片數(shù)為m，其 中，第i片主黃的拋物線段的端部厚度為hlMpi，拋物線段的厚度比0i = hlMpi/h2M，拋物線段的 端部到主黃端點(diǎn)的距離hMpi = l2M0i2;各片主黃的端部平直段非等構(gòu)，即第1片主黃的端部平 直段的厚度和長(zhǎng)度，大于其他各片主黃的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度，第i片主黃的端部平直 段的厚度和長(zhǎng)度分別為hlMi和IlMi= IlMpi- A 1 ;斜線段的厚度比丫 Mi = hlMi/hlMpi，i = 1，2，…， m。副黃3的一半長(zhǎng)度為L(zhǎng)a,副黃3的端部觸點(diǎn)與主黃1端點(diǎn)的水平距離為Io = Lm-La,各片副黃 的根部平直段的厚度為h2A，拋物線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離為l2A=LA-l3;副黃片數(shù)為n， 第j片副黃的拋物線段的端部厚度為hlApj，拋物線段的厚度比0W=hlApj/h2A，拋物線段的端 部到副黃端點(diǎn)的距離IiApf IsaPa/;端部平直段的厚度和長(zhǎng)度分別為hw和Iw = IiAp廣Al, 斜線段的厚度比TW = hw/hL相，j = l，2,…，n。副黃3的端部觸點(diǎn)與第m片主黃拋物線段之 間設(shè)有主副黃間隙S;當(dāng)載荷大于副黃起作用載荷時(shí)，副黃觸點(diǎn)與主黃拋物線段內(nèi)某點(diǎn)相接 觸，W滿足主副黃復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求;在各片主黃和副黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量給定情況 下，對(duì)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的復(fù)合剛度進(jìn)行驗(yàn)算。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃復(fù)合 剛度的驗(yàn)算方法，其特征在于采用W下驗(yàn)算步驟：
[0005] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei計(jì)算：
[0006] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b，斜線段的長(zhǎng)度Al,彈 性模量E;主黃的一半長(zhǎng)度Lm,拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2M=LM-l3,主黃片數(shù)m，其 中，第i片主黃的拋物線段的厚度比扣，斜線段的最大厚度與最小厚度的比值，斜線段的厚 度比TMi,斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離llMpi，斜線段的端部到主黃端點(diǎn)的距離= 1，2,…，m，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的各片主黃的端點(diǎn)處變形系數(shù)Gx-Ei進(jìn)行計(jì)算，即 「00071
[000引（2)端點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃在拋物線段與副黃接觸點(diǎn)處 的變形系數(shù)Gx-BG計(jì)算：
[0011] (3)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Epm計(jì)算:根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b，彈性模量E;主黃的一
[0009] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b，彈性模量E;主黃的一 半長(zhǎng)度Lm,拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M;副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離1〇,主黃 片數(shù)m，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BC進(jìn)行計(jì) 算，即
[0010] 半長(zhǎng)度Lm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2M;副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離1〇,主黃 片數(shù)m，對(duì)主副黃接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片主黃在端點(diǎn)位置處的變形系數(shù)Gx-Epm進(jìn)行計(jì) 算，即
[0012]
[0013] (4)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃在拋物線段與副黃 接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BGp計(jì)算：
[0014] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b，彈性模量E;主黃的一 半長(zhǎng)度Lm,拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M;副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離1〇,主黃 片數(shù)m，對(duì)主副黃接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)
[0015]
[0016] (5)端點(diǎn)受力情況下的各片端部加強(qiáng)型變截面副黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EW及n片疊 加副黃的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT計(jì)算：
[0017] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b，斜線段的長(zhǎng)度Al,彈 性模量E;副黃的一半長(zhǎng)度La,副黃拋物線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離12A，副黃片數(shù)n，其中， 第j片副黃的拋物線段的厚度比ew，斜線段的厚度比T W，斜線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離 liApj，斜線段的端部到副黃端點(diǎn)的距離liA，j = l，2,…，n，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的各片副黃的 端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EW進(jìn)行計(jì)算，即
[001 引
[0019]根據(jù)副黃片數(shù)n，各片副黃的端變形系數(shù)Gx-EW,對(duì)n片疊加副黃的總端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-EAT進(jìn)行計(jì)算，即
[0020]
[0021] (6)非端部接觸巧少斤端部加強(qiáng)型變截面主副黃的復(fù)合剛度Kmat驗(yàn)算：
[0022] 根據(jù)主黃片數(shù)m，各片主黃的根部平直段的厚度h2M，各片副黃的根部平直段的厚度 h2A，步驟（1)中計(jì)算得到的Gx-Ei,步驟(2)中計(jì)算得到的Gx-BC,步驟(3)中計(jì)算得到的Gx-Epm,步 驟(4)中計(jì)算得到的Gx-BCp,及步驟(5)中計(jì)算得到的Gx-EAT,可對(duì)非端部接觸式少片端部加強(qiáng) 型變截面主副黃的復(fù)合剛度Kmat進(jìn)行驗(yàn)算，即
[0023]
[0024] 本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)
[0025] 由于非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各片主黃的端部平 直段非等構(gòu)，副黃長(zhǎng)度小于主黃長(zhǎng)度，且當(dāng)載荷大于副黃起作用載荷，主副黃接觸之后，各 片主黃和副黃的內(nèi)力及變形存有禪合，主副黃復(fù)合剛度計(jì)算非常復(fù)雜，因此，先前國(guó)內(nèi)外一 直未曾給出可靠的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法。據(jù)所 查閱資料可知，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃，大都是利用 ANSYS仿真軟件，通過(guò)實(shí)體建模對(duì)給定結(jié)構(gòu)和載荷的主副黃變形及剛度進(jìn)行數(shù)值仿真驗(yàn)證。 盡管利用有限元仿真分析方法可得到比較可靠的變形及剛度仿真數(shù)值，然而，由于ANSYS數(shù) 值仿真分析只能對(duì)給定結(jié)構(gòu)參數(shù)和載荷的主副黃變形及剛度進(jìn)行數(shù)值仿真驗(yàn)證，不能提供 精確的主副黃復(fù)合剛度解析計(jì)算式，所W不能滿足非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主 副黃CAD軟件開(kāi)發(fā)的要求。本發(fā)明可根據(jù)各片主黃和副黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)和彈性模量，對(duì)非端部 接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的復(fù)合剛度進(jìn)行驗(yàn)算。通過(guò)實(shí)例及ANSYS仿真驗(yàn)證可 知，該方法可得到準(zhǔn)確、可靠的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃的復(fù)合剛度驗(yàn)算值，為 非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃復(fù)合剛度的驗(yàn)算提供了可靠的驗(yàn)算方法，并且 為此結(jié)構(gòu)主副黃的解析設(shè)計(jì)及CAD軟件開(kāi)發(fā)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法可提高車 輛懸架變截面主副黃的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能，降低懸架彈黃質(zhì)量和成本，提高車輛的 運(yùn)輸效率和行駛平順性;同時(shí)，還降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 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。
[0027] 圖1是非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃復(fù)合剛度的計(jì)算流程圖；
[0028] 圖2是非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖3是實(shí)施例一非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的ANSYS變形仿真云 圖；
[0030] 圖4是實(shí)施例二非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的ANSYS變形仿真云 圖。 具體實(shí)施方案
[0031 ]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。
[0032]實(shí)施例一:某非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，安裝間 距的一半l3 = 55mm，斜線段的長(zhǎng)度A l = 30mm，彈性模量E = 200G化。主黃的一半長(zhǎng)度Lm = 575mm，各片主黃的根部平直段的厚度h2M=llmm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M = LM-l3 = 520mm;主黃片數(shù)m=2,其中，第1片主黃的拋物線段的端部厚度hiMpi = 6mm，即拋物線 段的厚度比01 = 111(?。1/1121? = 〇.55，拋物線段的端部到主黃端點(diǎn)的距離1謂。1 = 121?012 = 154.71111111，端部平直段的厚度11望=7111111，斜線段的厚度比丫肌=11皿/11庫(kù)=1.17，端部平直 段的長(zhǎng)度Iimi = Iimp廣A 1 = 124.71mm;第2片主黃的拋物線段的端部厚度hiMp2 = 5mm，拋物線 段的厚度比扣=111(?。2/1121? = 0.45，拋物線段的端部到主黃端點(diǎn)的距離1謂。2=121?扣2 = 107.44111111，端部平直段的厚度11服=6臟，斜線段的厚度比丫|?2 = 11盟/11^2 = 1.20，端部平直 段的長(zhǎng)度llM2 = hMp2-Al = 77.44mm。副黃的一半長(zhǎng)度LA=375mm，拋物線段的根部到副黃端 點(diǎn)的距離l2A=LA-l3 = 320mm，根部平直段的厚度h2A=14mm;副黃片數(shù)n = l，該片副黃的拋物 線段的端部厚度hiApi = 7mm，拋物線段的厚度比0Ai = hiApiA2A = O.5O,拋物線段的端部到副 黃端點(diǎn)的距離liApi = l2AeAi2 = 80mm，端部平直段的厚度hiAi = 8mm，斜線段的厚度比丫 Ai = hiAi/hiApi = l. 14,端部平直段的長(zhǎng)度Im = IiAp廣Al = SOmm;副黃觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距 離lo = LM-LA=200mm。根據(jù)各片主黃和副黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量，對(duì)該非端部接觸式少片 端部加強(qiáng)型變截面主副黃的復(fù)合剛度進(jìn)行驗(yàn)算。
[0033] 本發(fā)明實(shí)例所提供的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法， 其驗(yàn)算流程如圖1所示，具體驗(yàn)算步驟如下：
[0034] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei計(jì)算：
[0035] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長(zhǎng)度 Al = 30mm，彈性模量E = 200G化;主黃的一半長(zhǎng)度LM = 575mm，拋物線段的根部到彈黃端點(diǎn) 的距離121? = 52〇皿，主黃片數(shù)111 = 2，其中，第1片主黃的拋物線段的厚度比01 = 〇.55，斜線段 的厚度比TMi = I. 17,斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離liMpi = 154.71mm，斜線段的端部到主 黃端點(diǎn)的距離1imi = 124.71mm;第2片主黃的拋物線段的厚度比02 = 0.45，斜線段的厚度比 Tm2 = 1.20,斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離hMp2 = 107.44mm，斜線段的端部到主黃端點(diǎn)的 距離1面=77.44mm，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第1片主黃和第2片主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei和 Gx-E2進(jìn)行計(jì)算，分別為 「nmAl
[0039] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃在拋物線段與副黃接觸點(diǎn)處 的變形系數(shù)Gx-BG計(jì)算：
[0040] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa;主黃的一半長(zhǎng)度LM=575mm，拋物線段的根部到彈黃端點(diǎn)的距離l2M=520mm，副黃觸 點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離lo = 200mm，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第2片主黃在拋物線段與副黃接 觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BG進(jìn)行計(jì)算，即
[0041]
[0042] (3)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-Epm計(jì)算:根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa;主黃的一半長(zhǎng)度LM=575mm，拋物線段的根部到彈黃端點(diǎn)的距離l2M=520mm，副黃觸 點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離10 = 200mm，主黃片數(shù)m = 2，對(duì)主副黃接觸點(diǎn)處受力情況下的第2 片主黃在端點(diǎn)位置處的變形系數(shù)Gx-Ed2進(jìn)行計(jì)算，良口
[0043]
[0044] (4)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃在拋物線段與副黃 接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BGp計(jì)算：
[0045] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa;主黃的一半長(zhǎng)度LM=575mm，拋物線段的根部到彈黃端點(diǎn)的距離l2M=520mm，副黃觸 點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離lo = 200mm，主黃片數(shù)m = 2,對(duì)主副黃接觸點(diǎn)處受力情況下的第2 片主黃在拋物線段與副黃接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BCp進(jìn)行計(jì)算，即
[0046]
[0047] (5)端點(diǎn)受力情況下的各片端部加強(qiáng)型變截面副黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EW及n片疊 加副黃的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT計(jì)算：
[004引根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長(zhǎng)度 Al = 30mm，彈性模量E = 200G化;副黃的一半長(zhǎng)度LA = 375mm，拋物線段的根部到副黃端點(diǎn) 的距離124=320111111，副黃片數(shù)11 = 1，該片副黃的拋物線段的厚度比041 = 0.50，斜線段的厚度 比TAi = I. 14,斜線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離IiApi = SOmm,斜線段的端部到副黃端點(diǎn)的距 離IiAi = SOmm,對(duì)端點(diǎn)受力情況下的該片副黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAi進(jìn)行計(jì)算，即
[0/V101
[0050]根據(jù)副黃片數(shù)n=l，該片副黃的端變形系數(shù)Gx-EAi = 26.87mm4/N，對(duì)n片疊加副黃的 總端點(diǎn)巧化累擲「--MT講斤if當(dāng).目口
[0化1 ]
[0052] (6)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的復(fù)合剛度Kmat驗(yàn)算：
[0053] 根據(jù)主黃片數(shù)m = 2,各片主黃的根部平直段的厚度h2M=llmm，副黃的根部平直段 的厚度 h2A= 14mm，步驟（1)中計(jì)算得到的 Gx-Ei = 100.47mm4/N 和 Gx-e2 = 104.55mm4/N，步驟(2) 中計(jì)算得到的Gx-BC = 40.78mm4/N，步驟(3)中計(jì)算得到的Gx-ep2 = 40.78mm4/N，步驟(4)中計(jì)算 得到的Gx-BCp = 21.35mm4/N，及步驟(5)中計(jì)算得到的Gx-EAT = 26.87mm4/N，對(duì)該非端部接觸式 少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的復(fù)合剛度Kmat進(jìn)行驗(yàn)算，即
[0054: ,
[0055]主副黃共同起作用之后，在主黃端點(diǎn)施加載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P=1830州青況 下，利用復(fù)合剛度計(jì)算值KMAT = 73.87N/mm，對(duì)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副 黃的一半對(duì)疏結(jié)構(gòu)的最女巧巧講行驗(yàn)算，即
[0化6]
[0057]利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃 的各片主黃和副黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)和彈性模量，建立一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)主副黃的ANSYS仿真模型，劃 分網(wǎng)格，設(shè)置副黃端點(diǎn)與主黃接觸，并在仿真模型的根部施加固定約束，在一半對(duì)稱主黃端 點(diǎn)施加集中載荷P=1830N，對(duì)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的變形進(jìn)行 ANSYS仿真，所得到的主副黃的ANSYS變形仿真云圖，如圖3所示，其中，主副黃在端點(diǎn)位置處 的最大變形量時(shí)Smax = 49.40mm。
[005引可知，在相同載荷情況下，該主副黃最大變形的ANSYS仿真驗(yàn)證值fDSmax=49.40mm， 與在剛度驗(yàn)算值下的最大變形fDmax = 49.55mm的相對(duì)偏差分別為0.30%，結(jié)果表明該發(fā)明 所提供的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法是正確的，復(fù)合剛度驗(yàn) 算值是準(zhǔn)確可靠的。
[0059] 實(shí)施例二:某非端部接觸式非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b =60mm，安裝間距的一半13 = 60mm，斜線段的長(zhǎng)度Al = 30mm，彈性模量E = 200GPa。主黃的 一半長(zhǎng)度LM=SOOmm,各片主黃的根部平直段的厚度h2M=12mm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn) 的距離l2M=LM-l3 = 540mm;主黃片數(shù)m = 2,其中，第1片主黃的拋物線段的端部厚度hiMpi = 6mm，拋物線段的厚度比& = hiMpi/h2M=0.5,拋物線段的端部到主黃端點(diǎn)的距離hMpi = l2M&2=135mm，端部平直段的厚度hiMi = 7mm，斜線段的厚度比丫 Mi = hiMi AiMpi = 1.17，端部平直段 的長(zhǎng)度Iimi = IimpI-Al = IOSmm;第2片主黃的拋物線段的端部厚度hiMp2 = 5mm，拋物線段的厚 度比02 = hiMp2/h2M=0.42，拋物線段的端部到主黃端點(diǎn)的距離1 iMp2 = 12M022 = 9 5.26mm，端部 平直段的厚度hlM2 = 6mm，斜線段的厚度比丫 M2 = hlM2/hlMp2=1.20,端部平直段的長(zhǎng)度llM2 = 1華-^ = 65.26111111。副黃的一半長(zhǎng)度1^4=41〇111111，副黃拋物線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離 l2A=LA-l3 = 350mm，副黃片數(shù)n=l，該片副黃的根部平直段的厚度h2A=13mm，拋物線段的端 部厚度hiApi = 6mm，拋物線段的厚度比0Ai = hiApiA2A=O.46,拋物線段的端部到副黃端點(diǎn)的 距離1郵1 = 1240412 = 74.56111111，端部平直段的厚度11化1 = 7111111，斜線段的厚度比丫41 = 11化1/11化口1 = 1.17,端部平直段的長(zhǎng)度Iiai = Iiap廣A 1 = 44.56mm;畐騰觸點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離Io = LM-LA=190mm。根據(jù)各片主黃和副黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量，對(duì)該非端部接觸式少片端部加 強(qiáng)型變截面主副黃的復(fù)合剛度進(jìn)行驗(yàn)算。
[0060] 采用與實(shí)施例一相同的設(shè)計(jì)方法和步驟，對(duì)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截 面主副黃的復(fù)合剛度進(jìn)行驗(yàn)算，具體驗(yàn)算步驟如下：
[0061] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei計(jì)算：
[0062] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長(zhǎng)度 A l = 30mm，彈性模量E = 200GPa;主黃的一半長(zhǎng)度LM = GOOmm,拋物線段的根部到主黃端點(diǎn) 的距離l2M=540mm，主黃片數(shù)m=2,其中，第I片主黃的拋物線段的厚度比(61 = 0.5，斜線段的 厚度比TMi = I. 17,斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離liMpi = 135mm，斜線段的端部到主黃端 點(diǎn)的距離IiMi= 105mm;第2片主黃的拋物線段的厚度比化= 0.42,斜線段的厚度比T M2 = 1.20,斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離1imp2 = 95.26mm，斜線段的端部到主黃端點(diǎn)的距離 1im2 = 65.26mm，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第1片主黃和第2片主黃在端點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-Ei和 Gx-E2進(jìn)行計(jì)算，分別為
[0063]
[i
[0065] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃在拋物線段與副黃接觸點(diǎn)處 的變形系數(shù)Gx-BG計(jì)算：
[0066] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200G化;主黃的一半長(zhǎng)度LM=600mm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2M=540mm，副黃觸 點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離Io= 190mm，主黃片數(shù)m = 2,對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第2片主黃在拋 物線段與副黃接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BC進(jìn)行計(jì)算，即
[0067]
[006引（3)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-Epm計(jì)算:根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200G化;主黃的一半長(zhǎng)度LM=600mm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2M=540mm，副黃觸 點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離Io= 190mm，主黃片數(shù)m = 2,對(duì)主副黃接觸點(diǎn)處受力情況下的第2
片主黃#溫占仿晉々S的巧再《態(tài)掀心。"。徘打ff管_目口
[0069]
[0070] 上劇巧巧順巧叉yri育/兀rtf」呆m片綱巧VJU規(guī)坐叉俄凹上巧化遞'物巧枚3副黃 接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BGp計(jì)算：
[0071] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa;主黃的一半長(zhǎng)度LM=600mm，拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2M=540mm，副黃觸 點(diǎn)與主黃端點(diǎn)的水平距離l〇=190mm，主黃片數(shù)m = 2,對(duì)主副黃接觸點(diǎn)處受力情況下的第2 片主黃在拋物線段與副黃接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BCp進(jìn)行計(jì)算，即
[0072]
[0073] (5)端點(diǎn)受力情況下的各片端部加強(qiáng)型變截面副黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EW及n片疊 加副黃的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT計(jì)算：
[0074] 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的寬度b = 60mm，斜線段的長(zhǎng)度 Al = 30mm，彈性模量E = 200G化;副黃的一半長(zhǎng)度LA = 410mm，拋物線段的根部到副黃端點(diǎn) 的距離124=35〇111111，副黃片數(shù)11 = 1，該片副黃的拋物線段的厚度比041 = 〇.46，斜線段的厚度 比TAi= 1.17,斜線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離1iapi = 74.56mm，斜線段的端部到副黃端點(diǎn) 的距離1iai = 44.56mm，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的該片副黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAi進(jìn)行計(jì)算，即 [nnv.Rl
[0076] 根據(jù)副黃片數(shù)n=l，該片副黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAi = 35.56mm4/N，對(duì)n片疊加副黃 的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT為
[0077]
[0078] (6)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃的復(fù)合剛度Kmat驗(yàn)算：
[0079] 根據(jù)主黃片數(shù)m = 2,各片主黃的根部平直段的厚度h2M=12mm，副黃的根部平直段 的厚度 h2A= 13mm，步驟(1)中計(jì)算得到的 Gx-Ei = 116.10mm4/N 和 Gx-e2 = 119.52mm4/N，步驟(2) 中計(jì)算得到的Gx-BC = 51.00mm4/N，步驟(3)中計(jì)算得到的Gx-Ep2 = 51.00mm4/N，步驟(4)中計(jì)算 得到的Gx-BCp = 28.33mm4/N，及步驟(5)中計(jì)算得到的Gx-EAT = 35.56mm4/N，對(duì)該非端部接觸式 少片端部加強(qiáng)型變截面主副黨的復(fù)合剛度Kmat進(jìn)行驗(yàn)算，即
[0080]

[0081] 主副黃共同起作用之后，在主黃端點(diǎn)施加載荷的一半單端點(diǎn)載荷P= 1900N情況 下，利用復(fù)合剛度計(jì)算值KMAT = 76.90N/mm，對(duì)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副 黃的一坐對(duì)疏結(jié)尬的爲(wèi)十巧徘打3金算，即
[0082]
[0083]利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副黃 的各片主黃和副黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)和彈性模量，建立一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)主副黃的ANSYS仿真模型，劃 分網(wǎng)格，設(shè)置副黃端點(diǎn)與主黃接觸，并在仿真模型的根部施加固定約束，在一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)主 黃端點(diǎn)施加集中載荷P=1900N，對(duì)該非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面鋼板彈黃的主副 黃的變形進(jìn)行ANSYS仿真，所得到的該主副黃的ANSYS變形仿真云圖，如圖4所示，其中，主副 黃在端點(diǎn)位置處的最大變形量時(shí)smax = 49.50mm。
[0084]可知，在相同載荷情況下，該主副黃最大變形的ANSYS仿真驗(yàn)證值fDSmax=49.50mm， 與在剛度驗(yàn)算值下的最大變形fDmax = 49.41mm的相對(duì)偏差分別為0.18%，結(jié)果表明該發(fā)明 所提供的非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副黃復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法是正確的，復(fù)合剛度驗(yàn) 算值是準(zhǔn)確、可靠的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型主副簧復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法，其中，非端部接觸式少 片端部加強(qiáng)型主副簧的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)由根部平直段、拋物線段、斜線段和端部平直段4段構(gòu) 成，斜線段對(duì)變截面主副簧的端部起加強(qiáng)作用;各片主簧的端部平直段非等構(gòu)，即第1片主 簧的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度，以滿足第1 片主簧復(fù)雜受力的要求;副簧觸點(diǎn)與主簧拋物線段之間設(shè)有一定的主副簧間隙，以滿足副 簧起作用載荷的設(shè)計(jì)要求;副簧長(zhǎng)度小于主簧長(zhǎng)度，當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷時(shí)，主副簧 接觸共同工作，以滿足車輛懸架對(duì)主副簧復(fù)合剛度的設(shè)計(jì)要求;在各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu) 參數(shù)、彈性模量給定情況下，對(duì)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的復(fù)合剛度進(jìn) 行驗(yàn)算，具體計(jì)算步驟如下： (1) 端點(diǎn)受力情況下的各片端部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-El計(jì)算： 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長(zhǎng)度△ 1，彈性模 量E;主簧的一半長(zhǎng)度Lm，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M=LM-13,主簧片數(shù)m，其中，第 i片主簧的拋物線段的厚度比隊(duì)，斜線段的最大厚度與最小厚度的比值，斜線段的厚度比 γΜι，斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離1 1MP1，斜線段的端部到主簧端點(diǎn)的距離l1Ml，i = l， 2, ···，!!!，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的各片主簧的端點(diǎn)處變形系數(shù)Gx-E^行計(jì)算，即(2) 端點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主簧在拋物線段與副簧接觸點(diǎn)處的變 形系數(shù)Gx-Be計(jì)算： 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，彈性模量E;主簧的一半長(zhǎng) 度Lm，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M;副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,主簧片數(shù) m，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在拋物線段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)G x-Bdi行計(jì)算， 即(3) 主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ep4+ 算:根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，彈性模量E;主簧的一半長(zhǎng)度 Lm，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M;副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,主簧片數(shù)m， 對(duì)主副簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片主簧在端點(diǎn)位置處的變形系數(shù)G x-Epm?行計(jì)算，即(4) 主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片端部加強(qiáng)型變截面主簧在拋物線段與副簧接觸 點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-BCp計(jì)算： 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，彈性模量E;主簧的一半長(zhǎng) 度Lm，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M;副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,主簧片數(shù) m，對(duì)主副簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片主簧在拋物線段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)G x-BCp 進(jìn)行計(jì)算，即(5) 端點(diǎn)受力情況下的各片端部加強(qiáng)型變截面副簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-E/u及η片疊加副 簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)G x-ΕΑΤ計(jì)算： 根據(jù)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b，斜線段的長(zhǎng)度△ 1，彈性模 量E;副簧的一半長(zhǎng)度La，副簧拋物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12A，副簧片數(shù)n，其中，第j 片副簧的拋物線段的厚度比β/?，斜線段的厚度比γ/?，斜線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離 ，斜線段的端部到副簧端點(diǎn)的距離l1A，j = l，2, ···，!!，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的各片副簧的 端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-叫進(jìn)行計(jì)算，SP根據(jù)副簧片數(shù)n，各片副簧的端變形系數(shù)Gx-EAj，對(duì)η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)G x-EAT 進(jìn)行計(jì)算，即(6) 非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型變截面主副簧的復(fù)合剛度Kmat驗(yàn)算： 根據(jù)主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，各片副簧的根部平直段的厚度h2A， 步驟⑴中計(jì)算得到的Gx-El，步驟(2)中計(jì)算得到的GX-BC，步驟(3)中計(jì)算得到的G x-Epm，步驟 (4)中計(jì)算得到的Gx-BCp，及步驟(5)中計(jì)算得到的GX- EAT，可對(duì)非端部接觸式少片端部加強(qiáng)型 變截面主副簧的復(fù)合剛度Kmat進(jìn)行驗(yàn)算，即
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK105956308SQ201610319246
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】周長(zhǎng)城, 趙雷雷, 于曰偉, 汪曉, 袁光明, 邵杰, 劉燦昌
【申請(qǐng)人】山東理工大學(xué)