[發明專利]兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧主簧下料長度設計法

有效

• 申請號: 201710023255.3
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106777799B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 周長城;于曰偉;袁光明;汪曉;楊騰飛;王鳳娟;邵明磊
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧主簧下料長度的設計法，其中，各片板簧以中心穿裝孔對稱的結構，安裝夾緊距的一半為騎馬螺栓夾緊距的一半；將副簧設計為兩級副簧，通過主簧和兩級副簧的初始切線弧高及兩級漸變間隙，提高車輛在額定載荷下的行駛平順性；同時，為了確保滿足主簧應力強度設計要求，使第一級副簧和第二級副簧適當提前承擔載荷，懸架在漸變載荷下的偏頻不相等，即兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧；根據各片板簧的結構參數，騎馬螺栓夾緊距，吊耳中徑，彈性模量，接觸載荷及在額定載荷下的剩余切線弧高要求值，在主簧初始切線弧高設計的基礎上，通過初始曲面形狀及曲面微元疊加計算，對兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的各片主簧的下料長度進行設計，具體設計步驟如下：

(1)兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的各級夾緊剛度K_M、K_MA1和K_MA2的計算：

I步驟：各不同片數重疊段的等效厚度h_le計算

根據主簧片數n,各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,...,n；第一級副簧片數m₁,第一級副簧各片的厚度h_A1j，j＝1,2,...,m₁；第二級副簧片數m₂，第二級副簧的各片厚度h_A2k，k＝1,2,...,m₂；主簧與第一副簧的片數之和N₁＝n+m₁，主副簧的總片數N＝n+m₁+m₂，對兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的各不同片數l重疊段的等效厚度h_le進行計算，l＝1,2,...,N，即

其中，主簧的根部重疊部分等效厚度h_Me＝h_ne；主簧與第一副簧的根部重疊部分等效厚度h_MA1e＝h_N1e；主副簧的根部重疊部分的總等效厚度h_MA2e＝h_Ne；

II步驟：主簧的夾緊剛度K_M計算

根據兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；主簧片數n,主簧各片的一半夾緊長度L_i，及I步驟中計算得到的h_le，l＝i＝1,2,...,n；對主簧夾緊剛度K_M進行計算，即

III步驟：主簧與第一級副簧的復合夾緊剛度K_MA1計算

根據兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；主簧片數n,主簧各片的一半夾緊長度L_i，i＝1,2,...,n；第一級副簧片數m₁，第一級副簧各片的一半夾緊長度為L_A1j＝L_n+j，j＝1,2,...,m₁；主簧與第一級副簧的片數之和N₁＝n+m₁，及I步驟中計算得到的h_le，l＝1,2,...,N₁；對主簧與第一級副簧的復合夾緊剛度K_MA1進行計算，即

IV步驟：主副簧的總復合夾緊剛度K_MA2計算

根據兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；主簧片數n，主簧各片的一半夾緊長度L_i，i＝1,2,...,n；第一級副簧片數m₁，第一級副簧各片的一半夾緊長度為L_A1j＝L_n+j，j＝1,2,...,m₁；第二級副簧片數m₂，第二級副簧各片的一半夾緊長度L_A2k＝L_N1+k，k＝1,2,...,m₂；主副簧的總片數N＝n+m₁+m₂，及I步驟中計算得到的h_le，l＝1,2,...,N，對主副簧的總夾緊復合剛度K_MA2進行計算，即，即

(2)兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的兩級漸變夾緊剛度K_kwP1和K_kwP2的計算：

A步驟：第一級漸變夾緊剛度K_kwP1的計算

根據第1次開始接觸載荷P_k1，第2次開始接觸載荷P_k2，步驟(1)中計算得到的K_M和K_MA1，對載荷P在[P_k1,P_k1]范圍時的第一級漸變夾緊剛度K_kwP1進行計算，即

B步驟：第二級漸變夾緊剛度K_kwP2的計算

根據第2次開始接觸載荷P_k2，第2次完全接觸載荷P_w2，步驟(1)中計算得到的K_MA1和K_MA2，對載荷P在[P_k2,P_w2]范圍內時的第二級漸變夾緊剛度K_kwP2進行計算，即

(3)兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的主簧初始切線弧高H_gM0的設計：

根據第1次開始接觸載荷P_k1，第2次開始接觸載荷P_k2，第2次完全接觸載荷P_w2，額定載荷P_N，及在額定載荷P_N下的剩余切線弧高H_gMN，步驟(1)中計算得到的K_M和K_MA2，步驟(2)中計算得到的K_kwP1和K_kwP2，對兩級副簧的漸變剛度鋼板彈簧的主簧初始切線弧高H_gM0進行設計，即

(4)兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的首片主簧下料長度的設計：

i步驟：首片主簧的等效端點力F_1e的計算

根據兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；首片主簧的厚度h₁，首片主簧的一半夾緊長度L₁，步驟(3)中設計得到的H_gM0，對首片主簧的等效端點力F_1e進行計算，即

ii步驟：首片主簧在任意位置處的變形系數G_Mx的計算

根據兩級副簧式非等偏頻型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；首片主簧的一半夾緊長度L₁，以距離中心L₀/2的夾緊位置為坐標原點，對首片主簧在任意位置x處的變形系數G_Mx進行計算，0≤x≤L₁，即

iii步驟：首片主簧初始狀態曲面形狀f_x的計算

根據首片主簧的厚度h₁，i步驟中計算得到的F_1e，ii步驟中計算得到的G_Mx，對首片主簧初始曲面形狀f_Mx進行計算，即

iv步驟：首片主簧在一半夾緊長度內的曲面段長度L_1c1計算

根據首片主簧的一半夾緊長度L₁，以ΔL作為曲面微元長度，在0～L₁范圍內劃分為N_c＝L₁/ΔL個曲面微元，依據iii步驟計算得到的f_Mx及在任意位置x_j處的曲面高度f_Mxj，0≤x_j≤L₁，j＝1,2,…,N_c+1，利用疊加原理對首片主簧在一半夾緊長度內的曲面段長度L_1c1進行計算，即

v步驟：首片主簧單個吊耳的曲線長度L_1c2計算

根據主簧吊耳中徑d_e，對首片主簧的單個吊耳曲線長度L_1c2進行計算，即

L_1c2＝πd_e；

vi步驟：首片主簧的總下料長度L_1c的設計

根據騎馬螺栓夾緊距的一半L₀，iv步驟中計算得到的L_1c1，v步驟中計算得到的L_1c2，對首片主簧的下料長度L_1C進行設計，即

L_1C＝2(L_1c1+L_1c2+L₀/2)；

(5)兩級副簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的其他各片主簧下料長度的設計：

根據主簧片數n，首片主簧的一半作用長度L_1T；其他n-1片主簧的一半作用長度L_iT，及其他n-1片主簧與首片主簧的一半作用長度之差ΔL_1iT＝L_1T-L_iT,i＝2,..,n,主簧吊耳中徑d_e，步驟(4)的vi步驟中設計得到的L_1C，對其他各片主簧的下料長度進行設計，即

L_iC＝L_1C-2πd_e-2ΔL_1iT，i＝2,..,n。