[發明專利]高強度三級漸變剛度板簧的主簧撓度的計算方法

在審

• 申請號: 201710023282.0
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106709206A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 周長城;朱召輝;趙雷雷;楊騰飛;汪曉;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.高強度三級漸變剛度板簧的主簧撓度的計算方法，其中，板簧采用高強度鋼板，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；板簧由主簧和三級副簧構成，通過主簧和三級副簧的初始切線弧高及三級漸變間隙，確保滿足板簧接觸載荷、漸變剛度、懸架偏頻及車輛行駛平順性的設計要求，即高強度三級漸變剛度板簧；根據各片板簧的結構參數，彈性模量，額定載荷及各次接觸載荷，對高強度三級漸變剛度板簧在不同載荷下的主簧撓度進行計算，具體計算步驟如下：

(1)強度三級漸變剛度板簧的各不同片數重疊段的等效厚度h_me的計算：

根據主簧的片數n,主簧各片的厚度h_i，i＝1,2,…,n；第一級副簧的片數n₁，第一級副簧各片的厚度h_A1j，j＝1,2,…,n₁；第二級副簧的片數n₂,第二級副簧各片的厚度h_A2k，k＝1,2,…,n₂；第三級副簧的片數n₃，第三級副簧各片的厚度h_A3l，l＝1,2,…,n₃；主副簧的總片數N＝n+n₁+n₂+n₃，對三級漸變剛度鋼板彈簧的各不同片數m重疊段的等效厚度h_me進行計算，m＝1,2,…,N，即：

$h_{me}=\left\{\begin{array}{cc}\sqrt[3]{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{h}_i^3},& 1\≤m\≤n\\ \sqrt[3]{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{h}_i^3+\underset{j=1}{\overset{m-n}{\Σ}}{h}_{A1j}^3},& n+1\≤m\≤n+n_1\\ \sqrt[3]{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{h}_i^3+\underset{j=1}{\overset{n1}{\Σ}}{h}_{A1j}^3+\underset{k=1}{\overset{m-n-n_1}{\Σ}}{h}_{A2k}^3},& n+n_1+1\≤m\≤n+n_1+n_2\\ \sqrt[3]{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{h}_i^3+\underset{j=1}{\overset{n1}{\Σ}}{h}_{A1j}^3+\underset{k=1}{\overset{n_2}{\Σ}}{h}_{A2k}^3+\underset{l=1}{\overset{m-n-n_1-n_2}{\Σ}}{h}_{A3l}^3},& n+n_1+n_2+1\≤m\≤N\end{array}\right.$

(2)高強度三級漸變剛度板簧的主簧夾緊剛度及其與各級副簧的復合夾緊剛度的計算：

i步驟：主簧的夾緊剛度K_M的仿真計算

根據高強度三級漸變剛度鋼板彈簧的寬度b，彈性模量E；主簧的片數n,主簧各片的一半夾緊長度L_i，i＝1,2,…,n，及步驟(1)中計算得到的h_me，m＝i＝1,2,…,n，對主簧的夾緊剛度K_M進行仿真計算，即

$K_M=\frac{bE}{2\[\frac{{(L_1-L_2)}^3}{h_{1e}^3}+\underset{m=2}{\overset{n-1}{\Σ}}\frac{{(L_1-L_{m+1})}^3-{(L_1-L_m)}^3}{h_{me}^3}+\frac{L_1^3-{(L_1-L_n)}^3}{h_{ne}^3}\]};$

ii步驟：主簧與第一級副簧的夾緊復合剛度K_MA1的計算：

根據高強度三級漸變剛度鋼板彈簧的寬度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n₁,第一級副簧各片的一半夾緊長度L_A1j＝L_n+j,j＝1,2,…,n₁；主簧和第一級副簧的片數之和N₁＝n+n₁，及步驟(1)中計算得到的h_me，m＝1,2,…,N₁，對主簧與第一級副簧的夾緊復合剛度K_MA1進行計算，即

$K_{MA1}=\frac{bE}{2\[\frac{{(L_1-L_2)}^3}{h_{1e}^3}+\underset{m=2}{\overset{N_1-1}{\Σ}}\frac{{(L_1-L_{m+1})}^3-{(L_1-L_m)}^3}{h_{me}^3}+\frac{L_1^3-{(L_1-L_{N_1})}^3}{h_{N_{1}e}^3}\]};$

iii步驟：主簧與第一級和第二級副簧的夾緊復合剛度K_MA2的計算：

根據高強度三級漸變剛度鋼板彈簧的寬度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n₁,第一級副簧各片的一半夾緊長度L_A1j＝L_n+j,j＝1,2,…,n₁；第二級副簧的片數n₂，第二級副簧各片的一半夾緊長度L_A2k＝L_N1+k，k＝1,2,…,n₂；主簧與第一級和第二級副簧的片數之和N₂＝n+n₁+n₂，及步驟(1)中計算得到的h_me，m＝1,2,…,N₂，對主簧與第一級和第二級副簧的夾緊復合剛度K_MA2進行仿真計算，即

$K_{MA2}=\frac{bE}{2\[\frac{{(L_1-L_2)}^3}{h_{1e}^3}+\underset{m=2}{\overset{N_2-1}{\Σ}}\frac{{(L_1-L_{m+1})}^3-{(L_1-L_m)}^3}{h_{me}^3}+\frac{L_1^3-{(L_1-L_{N_2})}^3}{h_{N_{2}e}^3}\]};$

iv步驟：主副簧的總復合夾緊剛度K_MA3的仿真計算：

根據高強度三級漸變剛度鋼板彈簧的寬度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n₁,第一級副簧各片的一半夾緊長度L_A1j＝L_n+j,j＝1,2,…,n₁；第二級副簧的片數n₂，第二級副簧各片的一半夾緊長度L_A2k＝L_N1+k，k＝1,2,…,n₂；第三級副簧的片數n₃，第三級副簧各片的一半夾緊長度L_A3l＝L_N2+l，l＝1,2,…,n₃；主副簧的總片數N＝n+n₁+n₂+n₃，其中，及步驟(1)中計算得到的h_me，m＝1,2,…,N，對主副簧的總夾緊復合剛度K_MA3進行仿真計算，即，即

$K_{MA3}=\frac{bE}{2\[\frac{{(L_1-L_2)}^3}{h_{1e}^3}+\underset{m=2}{\overset{N-1}{\Σ}}\frac{{(L_1-L_{m+1})}^3-{(L_1-L_m)}^3}{h_{me}^3}+\frac{L_1^3-{(L_1-L_N)}^3}{h_{Ne}^3}\]};$

(3)高強度三級漸變剛度板簧的各級漸變夾緊剛度的計算：

根據第1次開始接觸載荷P_k1，第2第開始接觸載荷P_k2，第3第開始接觸載荷P_k3，及第3次完全接觸載荷P_w3，步驟(2)中計算得到的K_M、K_MA1、K_MA2和K_MA3，對高強度三級漸變剛度板簧懸架系統在不同載荷范圍時的第一級漸變剛度K_kwP1、第二級漸變剛度K_kwP2和第三級漸變剛度K_kwP3進行計算，即

$K_{kwP1}=K_M\frac{P}{P_{k1}},P_{k1}\≤P\<P_{k2};$

$K_{kwP2}=K_{MA1}\frac{P}{P_{k2}},P_{k2}\≤P\<P_{k3};$

$K_{kwP3}=K_{MA2}\frac{P}{P_{k3}},P_{k3}\≤P\<P_{w3};$

(4)高強度三級漸變剛度板簧在不同載荷下主簧撓度的計算：

根據第1次開始接觸載荷P_k1，第2第開始接觸載荷P_k2，第3第開始接觸載荷P_k3和第3次完全接觸載荷P_w3，步驟(2)中設計得到的K_M和K_MA3，及步驟(3)中計算得到的K_kwP1，K_kwP2和K_kwP3，對高強度三級漸變剛度板簧在不同載荷P下的主簧撓度進行計算，即

$f_M=\left\{\begin{array}{cc}\frac{P}{K_M},& 0\<P\<P_{k1}\\ \frac{P_{k1}}{K_M}+{\∫}_{P_{k1}}^P\frac{dP}{K_{kwP1}},& P_{k1}\≤P\<P_{k2}\\ \frac{P_{k1}}{K_M}+{\∫}_{P_{k1}}^{P_{k2}}\frac{dP}{K_{kwP1}}+{\∫}_{P_{k2}}^P\frac{dP}{K_{kwP2}},& P_{k2}\≤P\<P_{k3}\\ \frac{P_{k1}}{K_M}+{\∫}_{P_{k1}}^{P_{k2}}\frac{dP}{K_{kwP1}}+{\∫}_{P_{k2}}^{P_{k3}}\frac{dP}{K_{kwP2}}+{\∫}_{P_{k3}}^P\frac{dP}{K_{kwP3}},& P_{k3}\≤P\<P_{k3}\\ \frac{P_{k1}}{K_M}+{\∫}_{P_{k1}}^{P_{k2}}\frac{dP}{K_{kwP1}}+{\∫}_{P_{k2}}^{P_{k3}}\frac{dP}{K_{kwP2}}+{\∫}_{P_{k3}}^{P_{w3}}\frac{dP}{K_{kwP3}}+\frac{P-P_{w3}}{K_{MA3}},& P_{w3}\≤P\≤P_N\end{array}\right..$