非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧各片強(qiáng)度的校核方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧各片強(qiáng)度的校核方法，屬于懸架鋼板彈簧技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明可根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量、許用應(yīng)力、副簧起作用載荷及主副簧所受的最大載荷，對(duì)各片主簧和各片副簧的應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行校核。通過(guò)實(shí)例及仿真驗(yàn)證可知，該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧各片強(qiáng)度的校核方法是正確的，利用該方法可得到準(zhǔn)確可靠的各片主簧和副簧的最大應(yīng)力校核值，可提高非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命及車(chē)輛行駛平順性；同時(shí)，還可降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧各片強(qiáng)度的校核方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及車(chē)輛懸架鋼板彈簧，特別是非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧各片 強(qiáng)度的校核方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 少片變截面鋼板彈簧與多片疊加鋼板彈簧相比，具體節(jié)省材料、減輕簧下質(zhì)量、提 高車(chē)輛平順性和運(yùn)輸效率等優(yōu)點(diǎn)，引起了國(guó)內(nèi)外車(chē)輛專(zhuān)家的高度重視，并且在國(guó)外已進(jìn)行 了廣泛的推廣和應(yīng)用。對(duì)于少片變截面鋼板彈簧，通常將其設(shè)計(jì)為主副簧，并通過(guò)主副簧間 隙，確保在大于副簧起作用載荷之后，主副簧接觸而一起工作，滿(mǎn)足車(chē)輛懸架在不同載荷情 況下對(duì)鋼板彈簧剛度和應(yīng)力強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求。由于第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(zhǎng)度，通常大于他各片主簧的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度，即在實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，大都采 用端部非等構(gòu)的少片變截面主副簧。少片變截面鋼板彈簧主要有兩種類(lèi)型，一種是拋物線(xiàn) 型，另外一種是斜線(xiàn)型，其中，拋物線(xiàn)型的應(yīng)力為等應(yīng)力，其所受應(yīng)力比斜線(xiàn)型的更加合理； 同時(shí)，為了加強(qiáng)拋物線(xiàn)型變截面鋼板彈簧的根部強(qiáng)度，可在根部平直段與拋物線(xiàn)段之間增 加一斜線(xiàn)段，即采用根部加強(qiáng)型變截面主副簧。少片拋物線(xiàn)型變截面主副簧，可采用不同的 副簧長(zhǎng)度以滿(mǎn)足不同復(fù)合剛度和應(yīng)力強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求，因此，根據(jù)副簧的長(zhǎng)度不同即主副 的不同接觸位置，可將少片變截面主副簧分為端部接觸式和非端部接觸式兩種。對(duì)于所設(shè) 計(jì)的非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧，其強(qiáng)度應(yīng)該滿(mǎn)足懸架彈簧的使用壽命和 安全性要求，然而，由于非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副鋼板彈簧的主簧長(zhǎng)度與 副簧長(zhǎng)度不相等、各片主簧的端部平直段非等構(gòu)，且主副簧接觸之后，主簧和副簧的變形和 內(nèi)力存有耦合，因此，非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的端 點(diǎn)力及最大應(yīng)力計(jì)算非常復(fù)雜，先前一直未能給出簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、可靠的非端部接觸式少片根 部加強(qiáng)型變截面主副簧各片強(qiáng)度的校核方法。因此，必須建立一種精確、可靠的非端部接觸 式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧各片強(qiáng)度的校核方法，滿(mǎn)足車(chē)輛行業(yè)快速發(fā)展及對(duì)懸架鋼 板彈簧精確設(shè)計(jì)的要求，提高非端部接觸式少片根部型變截面主副簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì) 量和使用壽命;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根部加強(qiáng)型主副簧各片強(qiáng)度的校核方法，其校核流程圖，如圖1所 示。非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，各片主副鋼板彈簧的一半對(duì) 稱(chēng)結(jié)構(gòu)是由根部平直段、斜線(xiàn)段、拋物線(xiàn)段、端部平直段四段構(gòu)成，其中，斜線(xiàn)段對(duì)鋼板彈簧 的根部起加強(qiáng)作用；一半對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的主副簧可看作懸臂梁，即將對(duì)稱(chēng)中心線(xiàn)看作一半彈簧 的固定端，將主簧端部受力點(diǎn)和副簧端部觸點(diǎn)分別看作一半主簧和副簧的端點(diǎn)，其一半對(duì) 稱(chēng)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的各片根部平 直段之間及副簧3的各片根部平直段之間設(shè)置有根部墊片2,主簧1的各片端部平直段之間 設(shè)置有端部墊片4,端部墊片4的材料為碳纖維復(fù)合材料，以防止工作時(shí)產(chǎn)生摩擦噪聲。各片 主簧的寬度為b，一半長(zhǎng)度為L(zhǎng)m，安裝間距的一半1 3,斜線(xiàn)段的長(zhǎng)度為A 1，斜線(xiàn)段的根部到主 簧端點(diǎn)的距離為12M，斜線(xiàn)段的端部到主簧端點(diǎn)的距離為12MP;各片主簧的根部厚度為h 2M，斜 線(xiàn)段的端部厚度為h2Mp，即斜線(xiàn)段的厚度比Y M=h2Mp/h2M;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;各 片主簧的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度分別為hu和lu，拋物線(xiàn)段的厚度比為隊(duì)= hu/h2Mp，i = 1，2,…，m，m為主簧1的片數(shù)。各片副簧的根部平直段的厚度為h2A，寬度為b，一半長(zhǎng)度為L(zhǎng)a， 安裝間距的一半1 3,各片副簧的斜線(xiàn)段的長(zhǎng)度為A 1，斜線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離為 12A，斜線(xiàn)段的端部到副簧端點(diǎn)的距離為12ap;斜線(xiàn)段的端部厚度為h 2Ap，斜線(xiàn)段的厚度比ya = h2Ap/h2A;各片副簧的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度分別為hA1dPl Alj，拋物線(xiàn)段的厚度比為 = hAlj/h2Ap，j = l，2,…，n，n為副簧的片數(shù)。副簧的一半長(zhǎng)度La小于主簧的一半長(zhǎng)度Lm，副簧 觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)之間的水平距離為1o = L-La;副簧端點(diǎn)與主簧拋物線(xiàn)段之間的垂向距離為 主副簧間隙為8,當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷時(shí)，副簧端點(diǎn)與第m片主簧的拋物線(xiàn)段內(nèi)某點(diǎn) 相接觸;主副簧接觸之后，主副簧的各片端點(diǎn)受力不相等，且第m片主簧除了受端點(diǎn)力之外， 還受副簧端點(diǎn)支撐力的作用。在主副簧的各片結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量、許用應(yīng)力、副簧起作用 載荷及最大載荷給定情況下，對(duì)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的各片主簧和副簧的 應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行校核。
[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根部加強(qiáng)型主副簧各片 強(qiáng)度的校核方法，其特征在于采用以下校核步驟：
[0005] (1)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的一半夾緊剛 度計(jì)算：
[0006] I步驟:主副簧接觸之前的各片主簧的一半夾緊剛度Km計(jì)算：
[0007] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，主簧片數(shù)m，各片主簧根部平直段 的厚度h2M，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半1 3,斜線(xiàn)段長(zhǎng)度A 1，拋物線(xiàn)段的根部到主簧 端點(diǎn)的距離12mp = Lm-13_A1，斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M = Lm-13,各片主簧的斜線(xiàn) 段的厚度比Ym，第i片主簧的拋物線(xiàn)段的厚度比隊(duì)，其中，i = l，2,…，m，對(duì)主副簧接觸之前 的各片主簧的一半夾緊剛度1^進(jìn)行計(jì)算，即
[0011] II步驟:主副簧接觸之后的各片主簧的一半夾緊剛度Kmm計(jì)算：
[0012] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM，主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直 段的厚度h2M，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13,斜線(xiàn)段的長(zhǎng)度A 1，拋物線(xiàn)段的根部到 主簧端點(diǎn)的距離12mp = Lm-13_A1，斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M=Lm-13,斜線(xiàn)段的厚 度比Ym，第i片主簧的拋物線(xiàn)段的厚度比&，其中，i = l，2,…，m;副簧的一半長(zhǎng)度La，副簧片 數(shù)n，各片副簧的根部平直段的厚度h2A，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,拋物線(xiàn)段的根 部到副簧端點(diǎn)的距離1 2ap = La-13-A1，斜線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12A = La-13,各片副 簧的斜線(xiàn)段的厚度比YA，第j片副簧的拋物線(xiàn)段的厚度比其中，j = l，2,…，n，對(duì)主副簧 接觸之后的各片主簧的一半夾緊剛度{((^進(jìn)行計(jì)算，即
+
[0022] III步驟:各片副簧的一半夾緊剛度K/u計(jì)算：
[0023] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面副簧的一半長(zhǎng)度La，副簧片數(shù)n，各片副簧的根部平直 段的厚度h2A，寬度b，安裝間距的一半1 3,斜線(xiàn)段的長(zhǎng)度A 1，拋物線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的 距離12ap = La-13_A1，斜線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12A = La_13,副簧斜線(xiàn)段的厚度比 YA，第j片副簧的拋物線(xiàn)段的厚度比&，其中，j = l，2,…，n，對(duì)各片副簧的一半夾緊剛度K/u 進(jìn)行計(jì)算，即
[0027] (2)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的最大端點(diǎn)力 計(jì)算：
[0028] i步驟:各片主簧的最大端點(diǎn)力計(jì)算：
[0029]根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主副簧所受最大載荷的一半即單端點(diǎn)最大 載荷Pmax，副簧起作用載荷PK，I步驟中計(jì)算得到的KMi，及II步驟中計(jì)算所得到的KMAi，主簧片 數(shù)m，對(duì)各片主簧的最大端點(diǎn)力?_\進(jìn)行計(jì)算，即
[0031] ii步驟:各片副簧的最大端點(diǎn)力計(jì)算：
[0032]根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主副簧所受最大載荷的一半即單端點(diǎn)最大 載荷Pmax，副簧起作用作用載荷Pk，主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，副簧片數(shù) n，各片副簧的根部平直段的厚度h2A，II步驟中計(jì)算得到的KMAi、Gx-cd、和Gx-eat，及III步 驟中計(jì)算得到的I〇U，對(duì)各片副簧的最大端點(diǎn)力Pa_進(jìn)行計(jì)算，即
[0034] (3)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的最大應(yīng)力計(jì) 算：
[0035] A步驟:前m_l片主黃的最大應(yīng)力計(jì)算：
[0036]根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主簧的一半長(zhǎng)度Lm，主簧片數(shù)m，各片主簧的 根部平直段的厚度h2M，寬度b，安裝間距的一半l3，i步驟中計(jì)算得到的Pimax，對(duì)前m-1片主簧 的最大應(yīng)力分別進(jìn)行計(jì)算，BP
[0038] B步驟:第m片主簧的最大應(yīng)力計(jì)算：
[0039]根據(jù)主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，寬度b，安裝間距的一半13,斜 線(xiàn)段的長(zhǎng)度A 1，拋物線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp = LM-l3-A 1，各片主簧的斜線(xiàn)段的 厚度比Ym，第m片主簧的拋物線(xiàn)段的厚度比副簧片數(shù)n，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離 10，i步驟中計(jì)算得到的Pmmax，i i步驟中計(jì)算得到的PAjmax，對(duì)第m片主簧的最大應(yīng)力進(jìn)行計(jì) 算，即
[0041] C步驟:各片副簧的最大應(yīng)力計(jì)算：
[0042] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面副簧的一半長(zhǎng)度La，副簧片數(shù)n，各片副簧的根部平直 段的厚度^，寬度b，安裝間距的一半l3，ii步驟中計(jì)算得到的P Ajmax，對(duì)各片副簧的最大應(yīng)力 進(jìn)行計(jì)算，即
[0044] (4)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的應(yīng)力強(qiáng)度校 核：
[0045]①步驟:前m-1片主簧的應(yīng)力強(qiáng)度校核：
[0046]根據(jù)鋼板彈簧的許用應(yīng)力[0]，及A步驟中計(jì)算得到的前m-1片主簧的各片的最大 應(yīng)力，對(duì)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧的前m-1片主簧的各片的應(yīng)力強(qiáng)度 進(jìn)行校核，即：如果〇_x>[0]，則第i片主簧，不滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度要求;如果〇_<[0]，則第i片 主簧，滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度要求，i = 1，2，???m-1;
[0047]②步驟:第m片主簧的應(yīng)力強(qiáng)度校核：
[0048]根據(jù)鋼板彈簧的許用應(yīng)力[0]，及B步驟中計(jì)算得到的第m片主簧的最大應(yīng)力，對(duì)非 端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧的第m片主簧的應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行校核，即：如果 〇_x>[0]，則第m片主簧，不滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度要求;如果〇Max<[0]，則第m片主簧，滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度 要求；
[0049]③步驟:各片副簧的應(yīng)力強(qiáng)度校核：
[0050]根據(jù)鋼板彈簧的許用應(yīng)力[0]，及C步驟中計(jì)算得到的各片副簧的最大應(yīng)力，對(duì)非 端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧的各片副簧的應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行校核，即：如果 〇Ajmax>[ 0]，則第j片副簧，不滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度要求;如果％<[0]，則第j片副簧，滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng) 度要求，j = l，2,…，n。
[0051]本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)
[0052]由于非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧的端部平直段非等 構(gòu)，且副簧的長(zhǎng)度小于主簧的長(zhǎng)度，同時(shí)，在最大載荷情況下，第m片主簧除了受端點(diǎn)力之 外，還在拋物線(xiàn)段受副簧觸點(diǎn)支撐力的作用，因此，各片主簧和副簧的端點(diǎn)力計(jì)算非常復(fù) 雜，先前一直未能給出非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧各片強(qiáng)度的校核方法。本發(fā)明 可根據(jù)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和各片副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈 性模量、許用應(yīng)力、副簧起作用載荷、及最大載荷，對(duì)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面 主副簧的各片主簧和各片副簧的應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行校核。通過(guò)實(shí)例及ANSYS仿真驗(yàn)證可知，該發(fā) 明所提供的非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的強(qiáng)度校核方法是正確的，利用該 方法可得到準(zhǔn)確可靠的各片主簧和各片副簧的最大應(yīng)力校核計(jì)算值，可提高非端部接觸式 少片根部加強(qiáng)型變截面主副鋼板彈簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命、及車(chē)輛行駛平順 性;同時(shí)，還可降低設(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】
[0053]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。
[0054] 圖1是非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的各片應(yīng)力強(qiáng)度校核的流程圖；
[0055] 圖2是非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的一半對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖3是實(shí)施例的第1片主簧的最大應(yīng)力仿真云圖；
[0057]圖4是實(shí)施例的第2片主簧的最大應(yīng)力仿真云圖；
[0058]圖5是實(shí)施例的1片副簧的最大應(yīng)力仿真云圖。 具體實(shí)施方案
[0059] 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。
[0060] 實(shí)施例:某非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的主簧片數(shù)m= 2,其中，各 片主簧的一半長(zhǎng)度LM = 575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，安裝間距的一半13 = 55mm，斜線(xiàn)段的長(zhǎng)度A l = 30mm，拋物線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12mp = Lm-13_ A 1 = 490_，斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=LM-l3 = 520mm;各片主簧的根部平直段的厚度 h2M= 11mm，斜線(xiàn)段的端部厚度h2MP= 10 ? 23mm，各片主簧的斜線(xiàn)段的厚度比y M=h2MP/h2M = 0.93;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(xiàn)段的厚度比f(wàn)o = hn/h2Mp = 0.69;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(xiàn)段的厚度比f(wàn)e = h12/ h2MP = 0.59。副簧片數(shù)n = 1，該片副簧的一半長(zhǎng)度La=5 25mm，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距 離1q = Lm_La= 200mm ;g[J簧根部平直段的厚度h2A= 14mm，g橫斜線(xiàn)段的端部厚度h2AP= 13mm， 斜線(xiàn)段的厚度比Y A=h2AP/h2A=0.93;該片副簧的端部平直段的厚度hAii = 8mm，副簧的拋物 線(xiàn)的厚度比.=1^11/1^ = 0.62。副簧起作用載荷?1( = 2380.8(^，當(dāng)載荷大于副簧起作用載 荷時(shí)，副簧端點(diǎn)與主簧拋物線(xiàn)段內(nèi)某點(diǎn)相接觸。鋼板彈簧的許用應(yīng)力[0] = 700MPa，在主副 簧最大載荷的一半即單端點(diǎn)最大載荷Pmax = 3040N情況下，對(duì)該非端部接觸式少片根部加強(qiáng) 型變截面鋼板彈簧的各片主副簧應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行校核。
[0061] 本發(fā)明實(shí)例所提供的非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧各片強(qiáng)度的校核方法， 其校核流程如圖1所示，具體步驟如下：
[0062] (1)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的一半夾緊剛 度計(jì)算：
[0063] I步驟:主副簧接觸之前的各片主簧的一半夾緊剛度Km計(jì)算：
[0064] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM=575mm，主簧片數(shù)m=2,，各片主 簧的根部平直段的厚度h2M=llmm，主簧的主簧的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，安裝間 距的一半l3 = 55mm，斜線(xiàn)段的長(zhǎng)度Al = 30mm，拋物線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp = 490mm，斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=520mm，斜線(xiàn)段的厚度比ym=0.93;第1片主簧 的拋物線(xiàn)段的厚度比& = 〇.69,第2片主簧的拋物線(xiàn)段的厚度比此= 0.59;對(duì)副簧接觸之前 的第1片主簧和第2片主簧的一半夾緊剛度KMjPKM2分別進(jìn)行計(jì)算，即
[0071] II步驟:主副簧接觸之后的各片主簧的一半夾緊剛度Kmm計(jì)算：
[0072] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM=575mm，主簧片數(shù)m = 2,各片主簧 的根部平直段的厚度h2M= 11mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，安裝間距的一半13 = 55mm，斜線(xiàn)段的長(zhǎng)度A 1 = 30mm，拋物線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12MP = 490mm，斜線(xiàn)段的 根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=520mm，斜線(xiàn)段的厚度比ym=0.93;第1片主簧的拋物線(xiàn)段的厚 度比f(wàn)o = 0.69,第2片主簧的拋物線(xiàn)段的厚度比& = 0.59;副簧片數(shù)n=l，該片副簧的一半長(zhǎng) 度La=375mm，副簧觸點(diǎn)到主簧端點(diǎn)的水平距離1〇 = 200mm，該片副簧的根部厚度h2A= 14mm， 副簧拋物線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離l2AP = 290mm，副簧斜線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離 12八=320臟，甚橫斜線(xiàn)段的厚度比7^=0.93;甚橫拋物線(xiàn)段的厚度比.=0.62，對(duì)主副簧接 觸之后的第1片主簧和第2片主簧的一半夾緊剛度Kma4PKma 2分別進(jìn)行計(jì)算，即

[0083] III步驟:各片副簧的一半夾緊剛度KAj計(jì)算：
[0084] 根據(jù)該片根部加強(qiáng)型變截面副簧的一半長(zhǎng)度LA=375mm，副簧片數(shù)n = l，該片副簧 的根部平直段的厚度h2A=14mm，該片副簧的寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，安裝間距的 一半13 = 55mm，副簧斜線(xiàn)段的長(zhǎng)度A 1 = 30mm，副簧拋物線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12AP =290mm，g[J簧斜線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離1 2a = 320mm，副簧斜線(xiàn)段的厚度比y a = 0. 93，副簧拋物線(xiàn)段的厚度比= 0.62，對(duì)該片副簧的一半夾緊剛度Km進(jìn)行計(jì)算，即
[0088] (2)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副黃的各片主黃和副黃的最大端點(diǎn)力 計(jì)算：
[0089] i步驟:各片主簧的最大端點(diǎn)力計(jì)算：
[0090]根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧所受最大載荷的一半即單端點(diǎn)最大載荷Pmax = 3040N，副簧起作用作用載荷Pk = 2380.80N，主簧片數(shù)m = 2，I步驟中計(jì)算得到的Kmi = 13 ? 46N/mm和Km2 = 12 ? 7lN/mm，及II步驟中計(jì)算所得到的Kmai = 13 ? 46N/mm和Kma2 = 23 ? 94N/ _，對(duì)第1片主簧和第2片主簧的最大端點(diǎn)力Plmax和P2max進(jìn)行分別計(jì)算，即
[0093 ] i i步驟:各片副簧的最大端點(diǎn)力計(jì)算：
[0094]根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧所受最大載荷的一半即單端點(diǎn)最大載荷Pmax = 3040N，副簧起作用載荷Pk = 2380.80N，主簧片數(shù)m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M = 11mm，副簧片數(shù)n = 1，該片副簧根部平直段的厚度h2A= 14mm，II步驟中計(jì)算得到的Kmai = 13 ? 46N/mm、KMA2 = 23 ? 94N/mm、Gx-cd = 39 ? 29mm4/N、Gx-cdp = 19 ? 70mm4/N 和 Gx-eat = 24 ? 12mm4/N， 及III步驟中計(jì)算得到的Kai = 113.77N/mm，對(duì)該片副簧的最大端點(diǎn)力PAimax進(jìn)行計(jì)算，即
[0096] (3)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的最大應(yīng)力計(jì) 算：
[0097] A步驟:第1片主簧的最大應(yīng)力計(jì)算：
[0098]根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM = 575mm，各片主簧的根部平直段 的厚度h2M=llmm，寬度b = 60mm，安裝間距的一半l3 = 55mm，i步驟中計(jì)算得到的Plmax = 1278.10N，對(duì)第1片根部加強(qiáng)型變截面主簧的最大應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，即
[0100] B步驟:第2片主簧的最大應(yīng)力計(jì)算：
[0101]根據(jù)各片主簧的根部平直段的厚度h2M=llmm，寬度b = 60mm，g橫片數(shù)n = l，該片 副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離l〇 = 200mm，拋物線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp = 490mm，各片主簧的斜線(xiàn)段的厚度比yM=0.93;第2片主簧的拋物線(xiàn)段的厚度比f(wàn)e = 0.59，i 步驟中計(jì)算得到的P2max = 1761.90N，i i步驟中計(jì)算得到的PAimax = 1481.60N，對(duì)第2片根部加 強(qiáng)型變截面主簧的最大應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，即
[0103] C步驟:各片副簧的最大應(yīng)力計(jì)算：
[0104] 根據(jù)該片根部加強(qiáng)型變截面副簧的一半長(zhǎng)度LA = 375mm，安裝間距的一半13 = 55mm，g橫片數(shù)n= 1，該片副簧根部平直段的厚度h2A= 14mm，寬度b = 60mm，ii步驟中計(jì)算得 到的PAlmax= 1481.60N，對(duì)該片根部加強(qiáng)型變截面副簧的最大應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，即
[0106] (4)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的應(yīng)力強(qiáng)度校 核：
[0107] ①步驟:第1片主簧的應(yīng)力強(qiáng)度校核：
[0108] 根據(jù)鋼板彈簧的許用應(yīng)力[0]=700MPa，及A步驟中計(jì)算得到的第1片主簧的最大 應(yīng)力〇imax=578.31MPa，可知〇 lmax<[0]，即第1片主簧能夠滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度要求；
[0109] ②步驟:第2片主簧的應(yīng)力強(qiáng)度校核：
[0110] 根據(jù)鋼板彈簧的許用應(yīng)力[0]=700MPa，及B步驟中計(jì)算得到的第2片主簧的最大 應(yīng)力〇2腹=955 ? 13MPa，可知〇2max>[0]，即第2片主簧不能夠滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度要求； ③步驟:1片副簧的應(yīng)力強(qiáng)度校核：
[0112]根據(jù)鋼板彈簧的許用應(yīng)力[0]=700MPa，及C步驟中計(jì)算得到的該片副簧的最大應(yīng) 力〇AimX = 262 ? 68MPa，可知〇Aimax< [ 0]，即該片副簧能夠滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度要求。
[0113] 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該非端部接觸式少片根部加強(qiáng)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(chēng)結(jié)構(gòu)主副簧的ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng) 格，設(shè)置副簧端點(diǎn)與主簧接觸，并在仿真模型的根部施加固定約束，在主簧端點(diǎn)施加集中載 荷F = Pmax-PK/2 = 1849.60N，對(duì)該非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧在夾緊狀 態(tài)下的主副簧的應(yīng)力進(jìn)行ANSYS仿真，所得到的第1片主簧的最大應(yīng)力仿真云圖，如圖3所 示;第2片主簧的最大應(yīng)力仿真云圖，如圖4所示;第1片副簧的最大應(yīng)力仿真云圖，如圖5所 示，其中，第1片主簧在夾緊根部的最大應(yīng)力〇i M=302.26MPa、第2片主簧在斜線(xiàn)段與端部 平直段接觸位置處的最大應(yīng)力〇2max = 684.74MPa、第1片副簧在夾緊根部的最大應(yīng)力〇Almax = 261.72MPa〇
[0114] 可知，在相同載荷情況下，該鋼板彈簧第1片和第2片主簧、及1片副簧最大應(yīng)力的 ANSYS 仿真驗(yàn)證值 〇lmax = 302 ? 26MPa、〇2max = 684 ? 74MPa、〇Aimax = 261 ? 72MPa，分別與最大應(yīng)力 的解析計(jì)算值 〇imax = 301.21MPa、〇2max = 682.92MPa、〇Aimax = 262.68MPa，相吻合，相對(duì)偏差分 別為0.35%、0.15%、0.27%;結(jié)果表明該發(fā)明所提供的非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副 簧各片強(qiáng)度的校核方法是正確的，各片主簧和副簧的應(yīng)力強(qiáng)度校核計(jì)算值是可靠的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧各片強(qiáng)度的校核方法，其中，少片根部加強(qiáng)型 變截面鋼板彈簧的一半對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)是由根部平直段、斜線(xiàn)段、拋物線(xiàn)段、端部平直段4段構(gòu)成， 斜線(xiàn)段對(duì)彈簧根部起加強(qiáng)作用;各片主簧的端部平直段非等構(gòu)的，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;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)，副簧端點(diǎn)與主簧拋物線(xiàn)段內(nèi)某點(diǎn)相接觸，即主副簧為非端 部接觸式；當(dāng)主副黃接觸之后，各片主副黃的端點(diǎn)力不相冋，且與副黃相接觸的1片主黃除 了受端點(diǎn)力之外，還受副簧觸點(diǎn)支撐力的作用;在主副簧的各片結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量、許用 應(yīng)力、最大載荷及副簧起作用載荷給定情況下，對(duì)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的 各片主簧和副簧的應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行校核，具體校核步驟如下： (1)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的一半夾緊剛度計(jì) 算： I步驟:主副簧接觸之前的各片主簧的一半夾緊剛度Km1計(jì)算： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，主簧片數(shù)m，各片主簧根部平直段的厚 度h2M，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13,斜線(xiàn)段長(zhǎng)度Δ1，拋物線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn) 的距離I 2mp = Lm-I3-Δ1，斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離I2m=Lm-I3,各片主簧的斜線(xiàn)段的 厚度比γ Μ，第i片主簧的拋物線(xiàn)段的厚度比隊(duì)，其中，1 = 1，2，一，!11，對(duì)主副簧接觸之前的各 片主簧的一半夾緊剛度1^進(jìn)行計(jì)算，即II步驟:主副簧接觸之后的各片主簧的一半夾緊剛度Kma1計(jì)算： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的 厚度h2M，寬度b，彈性模量E，安裝間距的一半13,斜線(xiàn)段的長(zhǎng)度Δ1，拋物線(xiàn)段的根部到主簧 端點(diǎn)的距離1 2mp = Lm-13-A1，斜線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離I2m = Lm-I3,斜線(xiàn)段的厚度比 γΜ，第i片主簧的拋物線(xiàn)段的厚度比&，其中，1 = 1，2，-_，!11;副簧的一半長(zhǎng)度1^，副簧片數(shù)11， 各片副簧的根部平直段的厚度h2A，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,拋物線(xiàn)段的根部到 副簧端點(diǎn)的距離I 2ap = La-I3-A 1，斜線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離I2a=La-I3,各片副簧的 斜線(xiàn)段的厚度比γ Α，第j片副簧的拋物線(xiàn)段的厚度比其中，j = l，2,…，n，對(duì)主副簧接觸 之后的各片主簧的一半夾緊剛度!((^進(jìn)行計(jì)算，即III步驟:各片副簧的一半夾緊剛度K/u計(jì)算： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面副簧的一半長(zhǎng)度La，副簧片數(shù)η，各片副簧的根部平直段的 厚度h2A，寬度b，安裝間距的一半13,斜線(xiàn)段的長(zhǎng)度Δ1，拋物線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離 I2ap = La-I3-A 1，斜線(xiàn)段的根部到副簧端點(diǎn)的距離I2a=La-I3,副簧斜線(xiàn)段的厚度比γΑ，第j 片副簧的拋物線(xiàn)段的厚度比~，其中，j = l，2,…，n，對(duì)各片副簧的一半夾緊剛度K/u進(jìn)行計(jì) 算，即(2)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的最大端點(diǎn)力計(jì) 算： i步驟:各片主簧的最大端點(diǎn)力計(jì)算： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主副簧所受最大載荷的一半即單端點(diǎn)最大載荷 Pmax，副簧起作用載荷Pk，I步驟中計(jì)算得到的KMi，及II步驟中計(jì)算所得到的KMAi，主簧片數(shù)m， 對(duì)各片主簧的最女端點(diǎn)力PhM講行計(jì)筧，艮口ii步驟:各片副簧的最大端點(diǎn)力計(jì)算： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主副簧所受最大載荷的一半即單端點(diǎn)最大載荷 Pmax，副簧起作用作用載荷Ρκ，主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，副簧片數(shù)n，各 片副簧的根部平直段的厚度h 2A，II步驟中計(jì)算得到的Κ·、Gx-⑶、Gx-CDt^PG x-EAT，及III步驟中 計(jì)算得到的KA_i，對(duì)各片副簧的最大端點(diǎn)力PA_imax?行計(jì)算，即(3) 非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的最大應(yīng)力計(jì)算： A步驟:前m-1片主簧的最大應(yīng)力計(jì)算： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧主簧的一半長(zhǎng)度Lm，主簧片數(shù)m，各片主簧的根部 平直段的厚度h2M，寬度b，安裝間距的一半l3，i步驟中計(jì)算得到的Pimax,對(duì)前m-1片主簧的最 大應(yīng)力分別進(jìn)行計(jì)算，B nB步驟:第m片主簧的最大應(yīng)力計(jì)算： 根據(jù)主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，寬度b，安裝間距的一半13,斜線(xiàn)段 的長(zhǎng)度Δ 1，拋物線(xiàn)段的根部到主簧端點(diǎn)的距離I2mp = Lm-I3-Δ 1，各片主簧的斜線(xiàn)段的厚度 比γΜ，第m片主簧的拋物線(xiàn)段的厚度比副簧片數(shù)n，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離l〇，i 步驟中計(jì)算得到的Pmmx，i i步驟中計(jì)算得到的PAjmax，對(duì)第Π1片主簧的最大應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，即C步驟:各片副簧的最大應(yīng)力計(jì)算： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面副簧的一半長(zhǎng)度La，副簧片數(shù)η，各片副簧的根部平直段的 厚度h2A，寬度b，安裝間距的一半13, ii步驟中計(jì)算得到的PAjmi?，對(duì)各片副簧的最大應(yīng)力進(jìn)行 計(jì)算，即(4) 非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的應(yīng)力強(qiáng)度校核： ① 步驟:前m-ι片主簧的應(yīng)力強(qiáng)度校核： 根據(jù)鋼板彈簧的許用應(yīng)力[〇]，及A步驟中計(jì)算得到的前m-ι片主簧的各片的最大應(yīng)力， 對(duì)非端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧的前m-Ι片主簧的各片的應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行校 核，即：如果〇_>[〇]，則第i片主簧，不滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度要求;如果 〇_彡[〇]，則第i片主簧，滿(mǎn) 足應(yīng)力強(qiáng)度要求，i = 1，2，'"Iii-I; ② 步驟:第m片主簧的應(yīng)力強(qiáng)度校核： 根據(jù)鋼板彈簧的許用應(yīng)力[〇]，及B步驟中計(jì)算得到的第m片主簧的最大應(yīng)力，對(duì)非端部 接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧的第m片主簧的應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行校核，即：如果〇Max> [σ]，則第m片主簧，不滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度要求;如果 〇mmax<[〇]，則第m片主簧，滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度要 求； ③步驟:各片副簧的應(yīng)力強(qiáng)度校核： 根據(jù)鋼板彈簧的許用應(yīng)力[〇]，及C步驟中計(jì)算得到的各片副簧的最大應(yīng)力，對(duì)非端部 接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧的各片副簧的應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行校核，即：如果σΑ_χ> [〇]，則第j片副簧，不滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度要求;如果σ Α_χ$[σ]，則第j片副簧，滿(mǎn)足應(yīng)力強(qiáng)度要 求，j = l，2，."，n〇
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK105893684SQ201610210339
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】劉瑞軍, 王炳超, 周長(zhǎng)城, 趙雷雷, 于曰偉, 汪曉, 玄偉建
【申請(qǐng)人】周長(zhǎng)城