[發明專利]一種非端部接觸式少片根部加強型主副簧的副簧剛度設計方法

有效

• 申請號: 201610480488.1
• 申請日: 2016-06-27
• 公開（公告）號: CN106122331B
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發明（設計）人: 劉瑞軍;陳娟;周長城;尹舜宇;薛海亮;丁玲;嚴靜
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: F16F3/02
• 分類號: F16F3/02;F16F1/18
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及車輛懸架鋼板彈簧，特別是一種非端部接觸式少片根部加強型主副簧的副簧剛度設計方法。

背景技術

為了滿足車輛懸架在不同載荷下的變剛度設計要求，通常將少片變截面鋼板彈簧設計為主副簧，其中，主簧與副簧觸點之間設計有一定的主副簧間隙，確保當載荷大于副簧起作用載荷后，主副簧接觸而一起共同工作。由于第1片主簧的受力復雜，不僅承受垂向載荷，同時還承受扭轉載荷和縱向載荷，因此，實際所設計的第1片主簧的端部平直段的厚度和長度大于他各片主簧的厚度和長度，即大都采用端部非等構的少片變截面主副；同時，為了加強少片拋物線型變截面主副簧的強度，通常在根部平直段與拋物線段之間增設一斜線段，即采用根部加強型的少片變截面主副簧。另外，由于為了滿足主副簧不同復合剛度的設計要求，通常采用不同長度的副簧，即主簧與副簧的接觸位置也不同，因此，主副簧可分為端部接觸式和非端部接觸式，其中，在副簧根部平直段厚度及片數給定情況下，非端部接觸式主副簧的復合剛度小于端部接觸式的復合剛度。副簧剛度決定主副簧的復合剛度大小，對車輛行駛平順性具有重要影響，同時還決定著副簧參數的設計，然而，由于主簧端部平直段非等構，副簧的長度小于主簧的長度，同時，根部設有斜線加強段，且當載荷大于副簧起作用載荷，主副簧接觸之后，主副簧的端點力和變形存有耦合，因此，非端部接觸式少片根部加強型主副簧的端點力、變形及剛度的計算非常復雜，先前一直未能給出非端部接觸式少片根部加強型主副簧的副簧剛度設計方法。目前，大都是忽略主簧端部非等構、并將副簧看作與主簧等長，直接利用主副簧的復合剛度設計要求值，減去主簧剛度值，對副簧剛度進行近似設計，無法滿足目前車輛行業快速發展及對懸架少片變截面主副鋼板彈簧精確設計的要求。

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型主副簧的副簧剛度設計方法，滿足車輛行業快速發展及對少片變截面主副鋼板彈簧精確設計的要求，提高少片變截面主副簧的設計水平、產品質量和性能及車輛行駛平順性；同時，降低設計及試驗費用，加快產品開發速度。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種簡便、可靠的非端部接觸式少片根部加強型主副簧的副簧剛度設計方法，其設計流程圖，如圖1所示。非端部接觸式少片根部加強型主副簧為對稱結構，可將對稱的一半彈簧看作懸臂梁，即將對稱中心線看作一半彈簧的固定根部，將主簧端部受力點和副簧端部接觸受力點看作一半主、副簧的端點，其一半對稱結構示意圖，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和副簧3的各片是由根部平直段、斜線段、拋物線段、端部平直段四段構成，其中，斜線段對鋼板彈簧起加強作用；主簧1的各片根部之間和與副簧3及其各片根部之間設置有根部墊片2，主簧1的各片端部平直段之間設置有端部墊片4，端部墊片4的材料為碳纖維復合材料，以防止工作時產生摩擦噪聲。其中，主簧1和副簧3的寬度為b，安裝間距的一半l₃，斜線段的長度為Δl，彈性模量為E；主簧1的一半長度為L_M，主簧斜線段的根部到主簧端點的距離為l_2M，主簧斜線段的端部到主簧端點的距離為l_2Mp；主簧片數為m，各片主簧的根部平直段的厚度為h_2M，主簧斜線段的端部厚度為h_2Mp，主簧斜線段的厚度比γ_M＝h_2Mp/h_2M；各片主簧的端部平直段非等構，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為h_1i，拋物線段的厚度比為β_i＝h_1i/h_2Mp，端部平直段的長度i＝1,2,…,m。副簧3的一半長度為L_A，副簧觸點與主簧端點之間的水平距離為l₀；主副簧間隙為δ，當載荷大于副簧起作用載荷時，副簧觸點與第m片主簧的拋物線段內某點相接觸，以滿足車輛懸架復合剛度的設計要求。在各片主簧的結構參數、副簧長度、彈性模量、主副簧復合剛度設計要求值給定情況寫，對非端部接觸式少片根部加強型變截面主副簧的副簧剛度進行設計。

為解決上述技術問題，本發明所提供的一種非端部接觸式少片根部加強型主副簧的副簧剛度設計方法，其特征在于采用以下設計步驟：

(1)端點受力情況下的各片根部加強型變截面主簧的端點變形系數G_x-Ei計算：