端部接觸式少片變截面主副簧復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及端部接觸式少片變截面主副簧復(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)明可根據(jù)端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)及彈性模量，對(duì)端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合剛度進(jìn)行精確驗(yàn)算。通過實(shí)例及仿真驗(yàn)證可知，該端部接觸式少片變截面主副簧復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法是正確的，利用該方法可得到準(zhǔn)確、可靠的端部接觸式少片變截面主副簧的復(fù)合剛度驗(yàn)算值，確保產(chǎn)品滿足復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求值，從而提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平和性能及車輛行駛平順性；同時(shí)，還可降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)測試費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
【專利說明】
端部接觸式少片變截面主副簧復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及車輛懸架鋼板彈簧，特別是端部接觸式少片變截面主副簧復(fù)合剛度的 驗(yàn)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了滿足在不同載荷下的車輛懸架變剛度設(shè)計(jì)要求，采用少片變截面主、副簧，其 中，副簧觸點(diǎn)與主簧之間設(shè)計(jì)有一定的主副簧間隙，確保當(dāng)大于副簧起作用載荷之后，主、 副簧共同工作，以滿足復(fù)合剛度的設(shè)計(jì)要求。少片變截面主副簧的第1片主簧的受力復(fù)雜， 不僅承受垂向載荷，同時(shí)還承受扭轉(zhuǎn)載荷和縱向載荷，因此，實(shí)際所設(shè)計(jì)的第1片主簧的端 部平直段的厚度和長度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和長度，即大都采用端部 非等構(gòu)的少片變截面鋼板彈簧，以滿足第1片主簧受力復(fù)雜的要求。另外，為了滿足不同復(fù) 合剛度的設(shè)計(jì)要求，通常采用不同長度的副簧，即副簧觸點(diǎn)與主簧相接觸的位置也不同，因 此，可分為端部平直段接觸式和非端部接觸式兩種。主副簧接觸一起工作時(shí)，第m片主簧除 了受端點(diǎn)力之外，還受到副簧觸點(diǎn)的支撐力的作用，致使少片變截面主副簧的變形及內(nèi)力 計(jì)算非常復(fù)雜。少片變截面主副簧的復(fù)合剛度，對(duì)車輛行駛平順性具有重要影響，因此，必 須對(duì)所設(shè)計(jì)的少片變截面主副簧的復(fù)合剛度進(jìn)行校核和驗(yàn)算，以確保滿足復(fù)合剛度的設(shè)計(jì) 要求。然而，由于主簧的端部平直段非等構(gòu)、主副簧長度不相等、主副簧的變形及內(nèi)力分析 計(jì)算非常復(fù)雜，因此，對(duì)于端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧，先前一直未能給出復(fù)合 剛度驗(yàn)算方法。盡管先前曾有人給出了少片變截面鋼板彈簧的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法，例如，彭 莫，高軍曾在《汽車工程》，1992年(第14卷)第3期，提出了變截面鋼板彈簧的設(shè)計(jì)和計(jì)算方 法，主要是針對(duì)端部等構(gòu)的少片拋物型變截面鋼板彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，其不足之處不能 滿足端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的設(shè)計(jì)及其復(fù)合剛度驗(yàn)算的要求。目前工程設(shè) 計(jì)人員，大都是忽略主副簧不等長的影響，直接將主簧剛度和副簧剛度疊加進(jìn)行近似驗(yàn)算， 不能滿足端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的精確設(shè)計(jì)及其復(fù)合剛度精確驗(yàn)算的要 求。
[0003] 因此，必須建立一種精確、可靠的端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合 剛度的驗(yàn)算方法，滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展及對(duì)少片拋物線型變截面主副鋼板彈簧精確設(shè)計(jì) 和復(fù)合剛度驗(yàn)算的要求，提高少片拋物線型變截面主副簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能，確 保滿足主副簧復(fù)合剛度的設(shè)計(jì)要求，提高車輛行駛平順性；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加 快產(chǎn)品開發(fā)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 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)問題是提供一種簡便、 可靠的端部接觸式少片變截面主副簧復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法，其設(shè)計(jì)流程圖，如圖1所示。少 片拋物線型變截面主副簧的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)可看作為變截面懸臂梁，即將對(duì)稱中心線看作為 一半彈黃的根部固定端，將主黃端部受力點(diǎn)及副黃端部觸點(diǎn)分別看作為主黃端點(diǎn)和副黃端 點(diǎn)。端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，包括，主簧 1，根部墊片2,副簧3,端部墊片4,主簧1各片的根部平直段之間及與副簧3的根部平直段之 間設(shè)有根部墊片2,主簧1的端部平直段之間設(shè)有端部墊片4,端部墊片的材料為碳纖維復(fù)合 材料，以降低彈簧工作所產(chǎn)生的摩擦噪聲。各片主簧的一半長度為Lm，是由根部平直段、拋 物線段和端部平直段三段所構(gòu)成，每片主簧的根部平直段的厚度為h 2M，安裝間距的一半為 13;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度，大于其他各 片主簧的端部平直段的厚度和長度，各片主簧的端部平直段的厚度和長度分別為hu和 lu，i = 1，2，. . .，m，m為少片變截面主簧的片數(shù)；中間變截面段為拋物線段，各片主簧的拋物 線段的厚度比為隊(duì)= hu/h2M，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離為12M = LM-13。副簧的一半 長度為La，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離為1q = Lm_La，副簧片數(shù)為n，副簧寬度等于主簧 寬度，即副簧寬度為b;各片副簧的根部平直段厚度為h2A，各片副簧的端部平直段的厚度和 長度分別為hAij和lAij，各片副簧拋物線段的厚度比0Aj=hij/h2A，j = l，2, . .，n。副簧觸點(diǎn)與 主簧端部平直段之間設(shè)有一定的主副簧間隙8,當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷后，副簧觸點(diǎn)與 主簧端部平直段內(nèi)某點(diǎn)相接觸而共同起作用，以滿足復(fù)合剛度設(shè)計(jì)要求。在主副簧的各片 結(jié)構(gòu)參數(shù)及彈性模量給定情況下，對(duì)端部接觸式少片變截面主副簧的復(fù)合剛度進(jìn)行驗(yàn)算。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的端部接觸式少片變截面主副簧復(fù)合剛度的 驗(yàn)算方法，其特征在于采用以下驗(yàn)算步驟：
[0006] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Dl計(jì)算：
[0007] 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，拋物線段的根部到主 簧端點(diǎn)的距離12M，第i片主簧的拋物線段的厚度比&，其中，1 = 1，2，...，!11，111為主簧片數(shù)，對(duì) 端點(diǎn)受力情況下的各片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-^進(jìn)行計(jì)算，即
[0009] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx- CD 計(jì)算：
[0010] 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，拋物線段的根部到主 簧端點(diǎn)的距離12m，第m片主簧的拋物線段的厚度比K，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇， 對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)G X-CD進(jìn)行計(jì)算， 即
[0012] (3)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx- Dzm 計(jì)算：
[0013] 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，拋物線段的根部到主 簧端點(diǎn)的距離12M，第m片主簧的拋物線段的厚度比匕，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇， 對(duì)主副簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)G x-Dzm進(jìn)行計(jì) 算，即
[0015] (4)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片拋物線型變截面主簧在端部平直段與副簧 接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)G x-〇)z計(jì)算：
[0016] 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，拋物線段的根部到主 簧端點(diǎn)的距離12M，第m片主簧的拋物線段的厚度比匕，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇， 對(duì)主副簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片拋物線型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處 的變形系數(shù)G x-CDz進(jìn)行計(jì)算，SP
[0018] (5)端點(diǎn)受力情況下的n片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-DAT計(jì)算：
[0019]根據(jù)拋物線型變截面副簧的一半長度La，寬度b，彈性模量E，副簧拋物線段的根部 到副簧端點(diǎn)的距離12A，第j片副簧的拋物線段的厚度比其中，」=1，2，...，11，11為副簧片 數(shù)，對(duì)在副簧端點(diǎn)受力情況下的n片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)G X-DAT進(jìn)行計(jì)算，即
[0021 ]其中，Gx-DAj為第j片副簧的端點(diǎn)變形系數(shù)：
[0022 ]當(dāng)副黃片數(shù)n = 1時(shí)，n片置加副黃的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-dat，等于該片副黃的端點(diǎn)變 形系數(shù)GX-DA1，S丨
[0023] (6)端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合剛度Kmat驗(yàn)算：
[0024] 根據(jù)拋物線型變截面主簧的片數(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h 2A;步驟（1)中計(jì)算得到的前m-1片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Dl，i = l， 2,. . .，m-l，步驟(2)中計(jì)算得到的Gx-cd，步驟(3)中計(jì)算得到的Gx-DZm，步驟(4)中計(jì)算得到的 Gx-CDz，及步驟(5)中計(jì)算得到的GX-DAT，可對(duì)端部接觸少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合剛 度Kmat進(jìn)行驗(yàn)算，即
[0026]本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)
[0027]由于主簧的端部平直段非等構(gòu)和副簧的長度與主簧的長度不相等，且第m片主簧 除了受端點(diǎn)力之外，還受副簧觸點(diǎn)支撐力的作用，少片變截面主副簧的變形及內(nèi)力的分析 計(jì)算非常復(fù)雜，因此，先前一直未能給出端部接觸式少片變截面主副簧的復(fù)合剛度驗(yàn)算方 法。本發(fā)明可根據(jù)少片拋物線型變截面主簧的結(jié)構(gòu)尺寸、彈性模量，首先確定出端部非等構(gòu) 的各片主簧在端點(diǎn)處的變形系數(shù)，及第N主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)。本 發(fā)明可根據(jù)少片拋物線型變截面主副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量，首先，對(duì)在端點(diǎn)受力情況下 的各片主簧和各片副簧的端點(diǎn)變形系數(shù)、副簧各片疊加后的端點(diǎn)變形系數(shù)，及第m片主簧在 端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)進(jìn)行計(jì)算;然后，對(duì)在主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的 第m片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)及在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)進(jìn)行計(jì)算;隨后，根 據(jù)主簧和副簧根部平直段的厚度h 2M和h2A，在端點(diǎn)受力情況下的前m-1片主簧的端點(diǎn)變形系 數(shù)Gx-Di，i = l，2，...，m-l，副黃各片置加后的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-dat，弟m片主黃的端點(diǎn)變形系 數(shù)G X-CD;及在主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)及在端部平直段與副 簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)，對(duì)端部接觸少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合剛度Kmat進(jìn)行驗(yàn)算。 通過設(shè)計(jì)實(shí)例及ANSYS仿真驗(yàn)證可知，利用該方法可得到準(zhǔn)確、可靠的端部接觸式少片變截 面主副簧的復(fù)合剛度驗(yàn)算值，為少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合剛度驗(yàn)算提供了可靠的 驗(yàn)算方法，并且為少片拋物線型變截面主副簧的CAD及特性仿真軟件的開發(fā)奠定了可靠的 技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法可提高少片變截面主副鋼板彈簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能，確保 滿足主副簧復(fù)合剛度的設(shè)計(jì)要求，提高車輛行駛平順性;同時(shí)，還可降低懸架彈簧質(zhì)量和成 本，降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
【附圖說明】
[0028]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說明。
[0029] 圖1是端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合剛度驗(yàn)算流程圖；
[0030] 圖2是端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖3是實(shí)施例一的端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的變形仿真云圖；
[0032]圖4是實(shí)施例二的端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的變形仿真云圖。 具體實(shí)施方案
[0033]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0034]實(shí)施例一:某端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的寬度b = 60mm，彈性模量E =2006?&，安裝間距的一半13 = 55111;其中，主簧片數(shù)1]1 = 2，各片主簧的一半長度1^=5751]11]1， 根部平直段的厚度h2M=llmm，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l 2M=LM-l3 = 520mm;第1片 主簧的端部平直段的厚度hn = 7mm，第1片主簧的拋物線段的厚度比& =-/-=0.64;第2 片主簧的端部平直段的厚度h12 = 6mm，第2片主簧的拋物線段的厚度比02 = h12/h2M = O.55。 副簧片數(shù)n = l，該片副簧的根部平直段的厚度h2A=14mm，副簧的端部平直段的厚度hA11 = 8mm，副簧的拋物線段的厚度比.=1^11/112纟=0.57;高[]簧的一半長度1^=525111111，高橫觸點(diǎn)與 主簧端點(diǎn)的水平距離l〇 = LM-LA = 50mm，副簧拋物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12A = La-13 = 470mm。根據(jù)該端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)和 彈性模量，對(duì)該端部接觸式少片變截面主副簧的復(fù)合剛度進(jìn)行驗(yàn)算。
[0035]本發(fā)明實(shí)例所提供的端部接觸式少片變截面主副簧復(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：
[0036] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Dl計(jì)算：
[0037] 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm = 575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧的拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = 520mm;主簧片數(shù)m = 2,其中，第1片 主簧的拋物線段的厚度比fo = 〇.64,第2片主簧的拋物線段的厚度比fe = 0.55,對(duì)在端點(diǎn)受 力情況下的第1片主簧和第2片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-DjPG x-D2分別進(jìn)行計(jì)算，即
[0040] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx- CD 計(jì)算：
[0041] 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm = 575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=520mm，主簧片數(shù)m=2,其中，第2片主簧 的拋物線段的厚度比02 = 0.55, g橫觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇 = 50mm，對(duì)在端點(diǎn)受力情 況下的第2片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)GX-CD進(jìn)行計(jì)算，即
[0043] (3)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx- Dzm 計(jì)算：
[0044] 根據(jù)拋物線型變截面鋼板彈簧主簧的一半長度LM = 575mm，寬度b = 60mm，彈性模 量E = 200GPa，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=520mm，主簧片數(shù)m=2,其中，第2片主 簧的拋物線段的厚度比扮= 0.55,副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離lQ = 50mm，對(duì)在主副簧接 觸點(diǎn)處受力情況下的第2片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)6\12進(jìn)行計(jì)算，即
[0046] (4)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片拋物線型變截面主簧在端部平直段與副簧 接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)G x-CDz計(jì)算：
[0047] 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度LM = 575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=520mm，主簧片數(shù)m = 2,其中，第2片主 簧的拋物線段的厚度比扮= 0.55,副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離lQ = 50mm，對(duì)在主副簧接 觸點(diǎn)受力情況下的第2片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-? 7.進(jìn)行計(jì)算，即
[0049] (5)端點(diǎn)受力情況下的n片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT計(jì)算：
[0050] 根據(jù)拋物線型變截面副簧的一半長度La= 525mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 2 0 OGPa，副簧拋物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12 a=4 7 0mm，g[J簧拋物線段的厚度比0ai = 0. 57;該副簧片數(shù)n = 1，貝ijn片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT等于該片副簧的端點(diǎn)變形系 數(shù)Gx-DA1，即
[0052] (6)端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合剛度Kmat驗(yàn)算：
[0053]根據(jù)主簧片數(shù)m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M=llmm;副簧片數(shù)n=l，該片 副簧的根部平直段的厚度h2A= 14mm;步驟（1)中計(jì)算得到的Gx-di = 98.16mm4/N和Gx-d2 = 102 ? 63mm4/N，步驟（2)中計(jì)算得到的Gx-cd = 85 ? 28mm4/N，步驟（3)中計(jì)算得到的Gx-dZ2 = 85.28mm4/N，步驟(4)中計(jì)算得到的Gx-〇)z = 72.10mm4/N，及步驟(5)中計(jì)算得到的1片副簧的 端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-DAi = 76.38mm4/N，對(duì)該端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合剛度 Kmat進(jìn)行驗(yàn)算，SP
[0055]主副簧共同起作用之后，在一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)主簧的端點(diǎn)施加載荷P=1840N情況下， 利用所得到的該主副簧復(fù)合剛度的驗(yàn)算值KMAT=101.06N/mm，對(duì)該少片拋物線型變截面主 副簧一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)的端點(diǎn)最大變形進(jìn)行驗(yàn)算，即
[0057]利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該少片拋物線型變截面鋼板彈簧的主副簧結(jié)構(gòu) 參數(shù)和材料特性參數(shù)，建立一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)主副彈簧的ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng)格，并在仿真 模型的根部施加固定約束，在主簧端點(diǎn)處施加集中載荷P=1840N，對(duì)該少片拋物線型變截 面鋼板彈簧的主副簧的變形進(jìn)行ANSYS仿真，所得到的變形仿真云圖，如圖3所示，其中，主 副簧在端點(diǎn)位置處的最大變形量f dsm = 36.25mm。
[0058] 可知，在相同載荷情況下，該主副簧最大變形的ANSYS仿真驗(yàn)證值fMSmax= 36.25mm， 與在剛度驗(yàn)算值下的最大變形fDmax = 36.414mm的相對(duì)偏差分別為0.45%，結(jié)果表明該發(fā)明 所提供的端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧復(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:某端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，安裝間距的一半l3 = 60mm;其中，主簧片數(shù)m = 2,各片主簧的一半長度LM=600mm， 根部平直段的厚度h2M=12mm，拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離1 2M=LM- l3 = 540mm;第1 片主簧的端部平直段的厚度hn = 8mm，第1片主簧的拋物線段的厚度比 第2片主簧的hi2 = 7mm，第2片主簧的拋物線段的厚度比02 = hi2/h2M=O. 58。副簧片數(shù)n = l， 寬度b = 60mm，g橫的一半長度La=540mm，g橫拋物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12A=La- h = 480mm，g[J簧根部平直段的厚度h2A= 13mm，g[J簧端部平直段的厚度hAii = 8mm，g[J簧的拋 物線段的厚度比0Ai = hAii/h2A=O.62，g橫觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離l0 = LM-LA=60mm。當(dāng) 載荷大于副簧起作用載荷后，副簧觸點(diǎn)與主簧端部平直段內(nèi)某點(diǎn)接觸，而共同起作用，對(duì)該 少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合剛度進(jìn)行驗(yàn)算。
[0060] 采用與實(shí)施例一相同的驗(yàn)算方法和步驟，對(duì)該少片拋物線型變截面鋼板彈簧的主 副簧的復(fù)合剛度進(jìn)行驗(yàn)算，具體驗(yàn)算步驟如下：
[0061] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Dl計(jì)算：
[0062] 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12m = 540mm，主簧片數(shù)m = 2，其中，第1片主 簧的拋物線段的厚度比& = 0.67,第2片主簧的拋物線段的厚度比fe = 0.58,對(duì)在端點(diǎn)受力 情況下的第1片主簧和第2片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-DjPG x-D2分別進(jìn)行計(jì)算，即
[0065] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx- CD 計(jì)算：
[0066] 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=540mm，主簧片數(shù)m = 2,其中，第2片主 簧的拋物線段的厚度比fe = 〇.58,副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離l〇 = 60mm，對(duì)端點(diǎn)受力情 況下的第2片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)GX-CD進(jìn)行計(jì)算，SP
[0068] (3)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx- Dzm 計(jì)算：
[0069] 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=540mm，主簧片數(shù)m = 2,其中，第2片主 簧的拋物線段的厚度比扮= 0.58;副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離lQ = 60mm，對(duì)在主副簧接 觸點(diǎn)處受力情況下的第2片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)6\12進(jìn)行計(jì)算，即
[0071] (4)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片拋物線型變截面主簧在端部平直段與副簧 接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-CDz計(jì)算：
[0072] 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度LM = 600mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=540mm，主簧片數(shù)m = 2,其中，第2片主 簧的拋物線段的厚度比fe = 〇.58;副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離l〇 = 60mm，對(duì)在主副簧接 觸點(diǎn)處受力情況下的第2片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-CDz進(jìn)行計(jì)算， 即
[0075] (5)端點(diǎn)受力情況下的n片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT計(jì)算：
[0076] 根據(jù)副簧的一半長度LA=540mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，副簧拋物線 段的根部到副簧端點(diǎn)的距離l2A=480mm;第1片副簧的拋物線段的厚度比- = 0.62,副簧片 數(shù)n = 1，則n片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT，等于該片副簧的端點(diǎn)變形系數(shù)GX- DA1，即
[0078] (6)端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合剛度Kmat驗(yàn)算：
[0079]根據(jù)主簧片數(shù)m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M=12mm;該片副簧的根部平 直段厚度 h2A= 13mm;步驟(1)中計(jì)算得到的 Gx-di = 108.94mm4/N 和 Gx-d2 = 114.07mm4/N，步驟 (2)中計(jì)算得到的Gx-cd = 92 ? 52mm4/N，步驟(3)中計(jì)算得到的Gx-dZ2 = 92 ? 52mm4/N，步驟(4)中 計(jì)算得到的Gx-cdz = 76.56mm4/N，及步驟(5)中計(jì)算得到的Gx-dai = 80.76mm4/N，對(duì)該端部接觸 式少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合剛度Kmat進(jìn)行計(jì)算，即
[0081]主副簧共同起作用之后，在一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)主簧的端點(diǎn)施加載荷P = 2400N情況下， 利用所得到的復(fù)合剛度驗(yàn)算值KMAT = 96.96N/mm，對(duì)該少片拋物線型變截面主副簧的一半對(duì) 稱結(jié)構(gòu)的端點(diǎn)最大變形進(jìn)行驗(yàn)算，即
[0083]利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該少片拋物線型變截面鋼板彈簧的主副簧結(jié)構(gòu) 參數(shù)和材料特性參數(shù)，建立該一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)主副簧的ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng)格，并在仿真 模型的根部施加固定約束，在主簧一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)的端點(diǎn)處施加集中載荷P = 2400N，對(duì)該少 片拋物線型變截面鋼板彈簧的主副簧變形進(jìn)行ANSYS仿真，所得到的第1片主簧的變形仿真 云圖，如圖4所示;其中，主副簧在端點(diǎn)位置處的最大變形量fMSm ax = 49.28mm。
[0084] 可知，在相同載荷情況下，該主副簧最大變形的ANSYS仿真驗(yàn)證值fMSmax=49.28mm， 與在驗(yàn)算剛度下的最大變形fDmax = 49.50mm的相對(duì)偏差分別為0.45% ;結(jié)果表明該發(fā)明所 提供的端部接觸式少片變截面主副簧復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法是正確的，復(fù)合剛度的驗(yàn)算值是 可靠的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.端部接觸式少片變截面主副簧復(fù)合剛度的驗(yàn)算方法，其中，少片拋物線型變截面主 副簧的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)由根部平直段、拋物線段、端部平直段三段構(gòu)成;各片主簧的端部平直 段非同構(gòu)，即第1片主簧的端部平直段的厚度和長度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚 度和長度;副簧長度小于主簧長度，當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷時(shí)，副簧觸點(diǎn)與主簧端部平 直段內(nèi)某點(diǎn)相接觸，主副簧共同起作用，以滿足少片變截面主副簧復(fù)合剛度的設(shè)計(jì)要求;在 主副簧的各片結(jié)構(gòu)參數(shù)及彈性模量給定情況下，對(duì)端部接觸式少片變截面主副簧的復(fù)合剛 度進(jìn)行驗(yàn)算，具體驗(yàn)算步驟如下： (1) 端點(diǎn)受力情況下的各片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Dl計(jì)算： 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，拋物線段的根部到主簧端 點(diǎn)的距離12M，第i片主簧的拋物線段的厚度比隊(duì)，其中，i = l，2,…，m，m為主簧片數(shù)，對(duì)端點(diǎn) 受力情況下的各片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-^進(jìn)行計(jì)算，即(2) 端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)GX-CD計(jì)算： 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，拋物線段的根部到主簧端 點(diǎn)的距離12M，第m片主簧的拋物線段的厚度比K，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)端 點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)GX-CD進(jìn)行計(jì)算，即(3) 主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Dzm計(jì)算： 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，拋物線段的根部到主簧端 點(diǎn)的距離12M，第m片主簧的拋物線段的厚度比K，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)主 副簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片拋物線型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-DzJi行計(jì)算，即(4) 主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片拋物線型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸 點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-CDz計(jì)算： 根據(jù)拋物線型變截面主簧的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，拋物線段的根部到主簧端 點(diǎn)的距離12M，第m片主簧的拋物線段的厚度比K，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)主 副簧接觸點(diǎn)處受力情況下的第m片拋物線型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變 形系數(shù)G x-GDz進(jìn)行計(jì)算，BP(5) 端點(diǎn)受力情況下的η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT計(jì)算： 根據(jù)拋物線型變截面副簧的一半長度La，寬度b，彈性模量E，副簧拋物線段的根部到副 簧端點(diǎn)的距離12A，第j片副簧的拋物線段的厚度比㈨，其中，j = l，2,…，n，n為副簧片數(shù)，對(duì) 在副簧端點(diǎn)受力情況下的η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT進(jìn)行計(jì)算，即當(dāng)副簧片數(shù)n=l時(shí)，η片疊加副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)GX-DAT，等于該片副簧的端點(diǎn)變形系(6)端部接觸式少片拋物線型變截面主副簧的復(fù)合剛度Kmat驗(yàn)算： 根據(jù)拋物線型變截面主簧的片數(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（1)中計(jì)算得到的前m-1片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Dl，i = l，2，~，m-1，步驟⑵中計(jì)算得到的Gx-cd，步驟(3)中計(jì)算得到的Gx-Dzm，步驟(4)中計(jì)算得到的G x-CDz，及 步驟(5)中計(jì)算得到的GX-DAT，可對(duì)端部接觸少片拋物線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)】G06F17/50GK105930564SQ201610231092
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】趙雷雷, 王炳超, 周長城, 于曰偉, 汪曉, 劉燦昌, 王鳳娟
【申請(qǐng)人】周長城