[發明專利]端部加強型少片變截面鋼板彈簧的設計方法

在審

• 申請號: 201610178449.6
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105760630A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 王炳超;周長城
• 申請（專利權）人: 山東恒日懸架彈簧有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 濰坊鳶都專利事務所 37215
• 代理人: 郭清

1.端部加強型少片變截面鋼板彈簧的設計方法，所述變截面鋼板彈簧包括至少兩片鋼板彈簧，每片鋼板彈簧為以中心栓穿裝孔為軸心的對稱結構，鋼板彈簧的中心孔一側的一半對稱結構由根部平直段、拋物線段、斜線段和端部平直段4段構成；端部平直段和拋物線段之間設有斜線段，對鋼板彈簧的端部起加強作用；各片鋼板彈簧端部平直段非等構，即第1片鋼板彈簧的端部平直段的厚度和長度大于其他各片鋼板彈簧的厚度和長度，以滿足第1片鋼板彈簧端部受力復雜的要求；在所述變截面鋼板彈簧的長度、寬度、安裝間距、剛度設計要求值、最大載荷及許用應力給定情況下，對根部加強型少片變截面鋼板彈簧進行設計，具體設計步驟如下：

(1)少片變截面鋼板彈簧的等效單片根部厚度h_e的計算：

首先，選取少片變截面鋼板彈簧的等效單片拋物線段的厚度比β，其中，β的取值范圍為0.5～0.55；然后，根據少片變截面鋼板彈簧的一半長度L，安裝間距的一半l₃，一半剛度設計要求值K_M，寬度b，彈性模量E；預設的斜線段的長度Δl、斜線段的厚度比γ；拋物線段的根部到彈簧端點的距離l₂＝L-l₃，拋物線段的端部到彈簧端點的距離l_1p＝β²l₂，端部平直段的長度l₁＝l_1p-Δl，對少片變截面彈簧的等效單片根部厚度h_e進行計算，即

he=KMGx-E3;]]>

其中，

(2)端部加強型少片變截面鋼板彈簧的片數N及各片鋼板彈簧根部厚度h₂的設計：

A步驟：確定各片變截面彈簧根部厚度的最大許用厚度[h₂]：

根據端部加強型少片變截面彈簧的一半長度L，寬度b，所受最大載荷的一半即單端點載荷P，許用應力[σ]，及步驟(1)中計算得到的h_e，確定各片鋼板彈簧根部厚度的最大許用厚度[h₂]，即

[h2]=bhe3[σ]6PL;]]>

B步驟：變截面彈簧片數N及各片鋼板彈簧根部厚度h₂的設計：

選取端部加強型少片變截面鋼板彈簧的片數初始值N，其中，N為2～5之間的整數；所要設計的少片變截面鋼板彈簧的根部厚度相等，即都等于h₂；根據A步驟中確定的[h₂]，及步驟(1)中計算得到的h_e，對端部加強型少片變截面鋼板彈簧的各片鋼板彈簧根部厚度h₂進行設計，即

h2=1N3he;]]>

若h₂≤[h₂]，則h₂即為端部加強型少片變截面鋼板彈簧的各片根部厚度設計值，所對應的片數N即為端部加強型少片變截面鋼板彈簧的設計片數；

若h₂＞[h₂]，則取鋼板彈簧的片數N＝N+1，返回繼續執行B步驟，對增加1片情況下的根部厚度h₂進行設計，直到當h₂≤[h₂]時，端部加強型少片變截面鋼板彈簧的片數N及各片根部厚度h₂設計完畢；

(3)端部加強型少片變截面鋼板彈簧的各片鋼板彈簧端部平直段的厚度和長度的設計：

I步驟：根據步驟(2)中設計得到的h₂，確定第1片鋼板彈簧的拋物線段的厚度比β₁，即

β1=0.60,h2∈[5,10]mm0.55,h2∈(10,15]mm0.50,h2∈(15,20]mm0.45,h2∈(20,25]mm0.40,h2∈(25,30]mm0.35,h2∈(30,35]mm;]]>

根據拋物線段的根部到彈簧端點的距離l₂，斜線段的長度Δl，斜線段的厚度比γ，所確定的β₁，及步驟(2)中設計得到的h₂，確定第1片鋼板彈簧的端部平直段的厚度h₁₁和長度l₁₁，分別為

h₁₁＝β₁γh₂，

l11=β12l2-Δl;]]>

II步驟：根據步驟(1)中確定的β和h_e，I步驟中確定的β₁，及步驟(2)中設計得到的N和h₂，確定第2片,…,第N片鋼板彈簧的拋物線段的厚度比，即

β2=β3=...=βN=β3he3-β13h23h23(N-1)3;]]>

根據所確定的第2片,…,第N片鋼板彈簧的拋物線段的厚度比β₂＝β₃＝…＝β_N，拋物線段的根部到彈簧端點的距離l₂，斜線段的長度Δl，斜線段的厚度比γ，及步驟(2)中設計得到的h₂，確定第2片,…,第N片鋼板彈簧的端部平直段的厚度和長度，分別為

h12=h13=...=h1N=β3he3-β13h23h23(N-1)3γh2,]]>

l12=l13=...=l1N=(β3he3-β13h23h23(N-1))23l2-Δl;]]>

(4)端部加強型少片變截面鋼板彈簧的各片鋼板彈簧不同位置厚度h_i(x)的設計：

根據端部加強型少片變截面鋼板彈簧的一半長度L，拋物線段的根部到彈簧端點的距離l₂，步驟(3)中所確定的h_1i和l_1i，及步驟(2)中設計所得到的h₂，以彈簧端點為坐標原點，對端部加強型少片變截面鋼板彈簧的各片鋼板彈簧不同位置x處的厚度h_i(x)進行設計，即

hi(x)=h1i,x∈[0,l1i]βih2-h1il1ip-l1ix+h1il1ip-βih2l1il1ip-l1i,x∈(l1i,l1ip]h2xl2,x∈(l1ip,l2]h2,x∈(l2,L];]]>

其中，l_1ip＝β_i²l₂，i＝1,2,…,N。