[發(fā)明專利]高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度板簧各級(jí)副簧首片下料長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710023034.6
• 申請(qǐng)日: 2017-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106704430B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周長(zhǎng)城;楊騰飛;馬馳騁;朱召輝;趙雷雷;袁光明;陳海真
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F16F3/02
• 分類號(hào): F16F3/02;F16F1/18;F16F1/26;G06F17/50
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1.高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度板簧各級(jí)副簧首片下料長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)方法，其中，板簧采用高強(qiáng)度鋼板，各片板簧為以中心穿裝孔對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，安裝夾緊距的一半為騎馬螺栓夾緊距的一半；板簧由主簧和兩級(jí)副簧構(gòu)成，通過(guò)主簧和兩級(jí)副簧的初始切線弧高及兩級(jí)漸變間隙，確保板簧滿足接觸載荷、漸變剛度和懸架在漸變載荷下的偏頻保持不變的要求，即等漸變偏頻型高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度板簧；根據(jù)各片板簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)，彈性模量，接觸載荷，主簧初始切線弧高設(shè)計(jì)值，通過(guò)各級(jí)副簧首片的初始切線弧高設(shè)計(jì)及曲面形狀和曲面微元疊加計(jì)算，對(duì)高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度板簧各級(jí)副簧首片下料長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)步驟如下：

(1)高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度板簧的第一級(jí)副簧初始切線弧高HgA10的確定

i步驟：主簧末片下表面初始曲率半徑RM0b計(jì)算

根據(jù)主簧的片數(shù)n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n；主簧的初始切線弧高設(shè)計(jì)值HgM0；主簧首片的一半夾緊長(zhǎng)度L1，對(duì)主簧末片下表面初始曲率半徑RM0b進(jìn)行計(jì)算，即

R M 0 b = L 1 2 + H g M 0 2 2 H g M 0 + Σ i = 1 n h i ; ]]>

ii步驟：第一級(jí)副簧首片上表面初始曲率半徑RA10a計(jì)算

根據(jù)高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；主簧的片數(shù)n，主簧各片的厚度hi，i＝1,2,…,n，主簧首片的一半夾緊長(zhǎng)度L1，第1次開(kāi)始接觸載荷Pk1，i步驟中計(jì)算得到的RM0b，對(duì)第一級(jí)副簧首片上表面初始曲率半徑RA10進(jìn)行計(jì)算，即

R A 10 a = R M 0 b Ebh M e 3 Ebh M e 3 - 6 R M 0 b P k 1 L 1 ; ]]>

式中，hMe為主簧根部重疊部分的等效厚度，

iii步驟：第一級(jí)副簧的初始切線弧高HgA10的確定

根據(jù)第一級(jí)副簧首片的一半夾緊長(zhǎng)度LA11，ii步驟中計(jì)算得到的RA10a，對(duì)第一級(jí)副簧的初始切線弧高HgA10進(jìn)行確定，即

H g A 10 = R A 10 a - R A 10 a 2 - L A 11 2 ; ]]>

(2)高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度板簧的第二級(jí)副簧初始切線弧高HgA20的確定

a步驟：第一級(jí)副簧末片下表面初始曲率半徑RA10b計(jì)算

根據(jù)第一級(jí)副簧的片數(shù)m1，第一級(jí)副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,m1；步驟(1)的ii步驟中計(jì)算得到的RA10a，對(duì)第一級(jí)副簧末片下表面初始曲率半徑RA10b進(jìn)行計(jì)算，即

R A 10 b = R A 10 a + Σ j = 1 m 1 h A 1 j ; ]]>

b步驟：第二級(jí)副簧首片上表面初始曲率半徑RA20a的計(jì)算

根據(jù)高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；主簧首片的一半夾緊長(zhǎng)度L1；第一級(jí)副簧的片數(shù)m1，第一級(jí)副簧各片的厚度hA1j，j＝1,2,…,m1；第1次開(kāi)始接觸載荷Pk1，第2次開(kāi)始接觸載荷Pk2，步驟(1)的ii步驟中計(jì)算得到的hMe，及a步驟中計(jì)算得到的RA10b，對(duì)第二級(jí)副簧首片上表面初始曲率半徑RA20a進(jìn)行計(jì)算，即

R A 20 a = R A 10 b Ebh M A 1 e 3 Ebh M A 1 e 3 - 6 R A 10 b ( P k 2 - P k 1 ) L 1 ; ]]>

式中，hMA1e為主簧與第一級(jí)副簧的根部重疊部分等效厚度，

c步驟：第二級(jí)副簧的初始切線弧高HgA20的確定

根據(jù)第二級(jí)副簧首片的一半夾緊長(zhǎng)度LA21，b步驟中計(jì)算得到的RA20a，對(duì)第二級(jí)副簧初始切線弧高HgA20進(jìn)行確定，即

H g A 20 = R A 20 a - R A 20 a 2 - L A 21 2 ; ]]>

(3)高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度板簧的兩級(jí)副簧首片曲面形狀的計(jì)算

根據(jù)高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度板簧的寬度b，騎馬螺栓夾緊距的一半L0，彈性模量E；第一級(jí)副簧首片的厚度hA11，第一級(jí)副簧首片一半夾緊長(zhǎng)度LA11；第二級(jí)副簧首片的厚度hA21；第二級(jí)副簧首片的一半夾緊長(zhǎng)度LA21；步驟(1)中所確定的HgA10，步驟(2)中所確定的HgA20，以距離板簧對(duì)稱中心L0/2的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，對(duì)第一級(jí)副簧和第二級(jí)副簧首片的初始曲面形狀fA1x和fA2x進(jìn)行計(jì)算，即

f A 1 x = G A 1 x F A 1 e h A 11 3 , 0 ≤ x ≤ L A 11 , ]]>

f A 2 x = G A 2 x F A 2 e h A 21 3 , 0 ≤ x ≤ L A 21 , ]]>

式中，GA1x和GA2x分別為第一級(jí)副簧和第二級(jí)副簧的首片在任意位置x處的變形系數(shù)，分別為

G A 1 x = 2 [ ( L A 11 - x ) 3 - 3 L A 11 2 ( L A 11 - x ) + 2 L A 11 3 ] E b , 0 ≤ x ≤ L A 11 , ]]>

G A 2 x = 2 [ ( L A 21 - x ) 3 - 3 L A 21 2 ( L A 21 - x ) + 2 L A 21 3 ] E b , 0 ≤ x ≤ L A 21 , ]]>

其中，F(xiàn)A1e和FA2e分別為第一級(jí)副簧和第二級(jí)副簧的首片，對(duì)應(yīng)于初始切線弧高HgA10和HgA20的等效端點(diǎn)力，分別為和

(4)高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度板簧的第一級(jí)副簧首片下料長(zhǎng)度LA1C的設(shè)計(jì)：

根據(jù)第一級(jí)副簧首片的一半夾緊長(zhǎng)度LA11，騎馬螺栓夾緊距的一半L0，以ΔL為曲面微元長(zhǎng)度，將LA11劃分N1＝LA11/ΔL個(gè)曲面微元，依據(jù)步驟(3)中計(jì)算得到的第一級(jí)副簧首片初始曲面形狀fA1x及在任意位置xj處的曲面高度f(wàn)A1xj，0≤xj≤LA11，j＝1,2,…,N1+1，利用疊加原理對(duì)第一級(jí)副簧首片的下料長(zhǎng)度LA1C的進(jìn)行設(shè)計(jì)，即

L A 1 C = 2 Σ j = 1 N 1 ΔL 2 + ( f A 1 x j + 1 - f A 1 x j ) 2 + L 0 ; ]]>

(5)高強(qiáng)度兩級(jí)漸變剛度板簧的第二級(jí)副簧首片下料長(zhǎng)度LA2C的設(shè)計(jì)：

根據(jù)第二級(jí)副簧首片的一半夾緊長(zhǎng)度LA21，騎馬螺栓夾緊距的一半L0，以ΔL為曲面微元長(zhǎng)度，將LA21劃分N2＝LA21/ΔL個(gè)曲面微元，依據(jù)步驟(3)中計(jì)算得到的第二級(jí)副簧首片初始曲面形狀fA2x及在任意位置xk處的曲面高度f(wàn)A2xk，0≤xk≤LA21，k＝1,2,…,N2+1，利用疊加原理對(duì)第二級(jí)副簧首片的下料長(zhǎng)度LA2C的進(jìn)行設(shè)計(jì)，即

L A 2 C = 2 Σ k = 1 N 2 ΔL 2 + ( f A 2 x k + 1 - f A 2 x k ) 2 + L 0 . ]]>