[發明專利]兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧主簧下料長度設計方法

有效

• 申請號: 201710023285.4
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106777805B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 周長城;汪曉;馬馳騁;趙雷雷;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: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;F16F3/02;F16F1/18
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1.兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧主簧下料長度設計方法，其中，各片板簧為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；將原一級漸變剛度板簧的主簧拆分設計為兩級主簧，通過兩級主簧和副簧的初始切線弧高及兩級漸變間隙，提高半載情況下的車輛行駛平順性；同時，為了確保滿足第一級主簧應力強度設計要求，第二級主簧和副簧適當提前承擔載荷，懸架在漸變載荷下的偏頻不相等，即兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧；根據各片板簧的結構參數，彈性模量，騎馬螺栓夾緊距，各次接觸載荷，各級夾緊剛度，額定載荷及在額定載荷下的剩余切線弧高設計要求值，在主簧曲面形狀計算的基礎上，利用曲面微元及疊加原理，對兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的第一級和第二級主簧的各片下料長度進行設計，具體設計步驟如下：

(1)兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的第一級主簧初始切線弧高H_gM10的確定

A步驟：第一級漸變復合夾緊剛度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，第一級主簧夾緊剛度K_M1，第一級主簧和第二級主簧的復合夾緊剛度K_M2，對載荷P在[P_k1,P_k2]范圍時的第一級漸變復合夾緊剛度K_kwP1進行計算，即

P∈[P_k1,P_k2]；

B步驟：第二級漸變復合夾緊剛度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，第一級主簧和第二級主簧的復合夾緊剛度K_M2，主副簧的總復合夾緊剛度K_MA，對載荷P在[P_k2,P_w2]范圍時的第二級漸變復合夾緊剛度K_kwP2進行計算，即

P∈[P_k2,P_w2]；

C步驟：第一級主簧初始切線弧高H_gM10的確定

根據第一級主簧夾緊剛度K_M1，主副簧的總復合夾緊剛度K_MA；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，在額定載荷P_N下的剩余切線弧高H_gMsy，A步驟中計算得到的K_kwP1，B步驟中計算得到的K_kwP2，對兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的第一級主簧的初始切線弧高H_gM10進行確定，即

(2)兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的第二級主簧初始切線弧高H_gM20的確定：

i步驟：第一級主簧末片下表面初始曲率半徑R_M10計算

根據第一級主簧片數n₁，第一級主簧各片的厚度h_1i，i＝1,2,…,n₁；第一級主簧首片的一半夾緊長度L₁₁，步驟(1)中設計得到的H_gM10，對第一級主簧末片下表面初始曲率半徑R_M10b進行計算，即

ii步驟：第二級主簧首片上表面初始曲率半徑R_M20計算

根據兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；第一級主簧片數n₁，第一級主簧各片的厚度h_1i，i＝1,2,…,n₁，第一級主簧首片的一半夾緊長度L₁₁，第1次開始接觸載荷P_k1，及i步驟中計算得到的R_M10b，對第二級主簧首片上表面初始曲率半徑R_M20a進行計算，即

式中，h_M1e為第一級主簧的根部重疊部分等效厚度，

iii步驟：第二級主簧初始切線弧高H_gM20的確定

根據第二級副簧首片的一半夾緊長度L₂₁，ii步驟值計算得到的R_M20a，對第二級主簧初始切線弧高H_gM20進行確定，即

(3)兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的第一級主簧首片初始狀態曲面形狀f_M1x的計算：a步驟：第一主簧首片等效端點力F_1e的計算

根據兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；第一級主簧首片的厚度h₁₁，第一級主簧首片的一半夾緊長度L₁₁，步驟(1)中設計得到的H_gM10，對第一級主簧首片的等效端點力F_1e進行計算，即

b步驟：第一級主簧首片在任意位置處的變形系數G_M1x的計算

根據兩級主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；第一級主簧首片的一半夾緊長度L₁₁，以距離對稱中心L₀/2處的位置為坐標原點，對第一級主簧首片在任意位置x處的變形系數G_M1x進行計算，即

0≤x≤L₁₁；

c步驟：第一級主簧首片初始狀態曲面形狀f_M1x的計算

根據第一級主簧首片的厚度h₁₁，a步驟中計算得到的F_1e，b步驟中計算得到的G_M1x，以距離板簧對稱中心L₀/2的位置為坐標原點，對第一級主簧首片的初始曲面形狀f_M1x進行計算，即

0≤x≤L₁₁；

(4)兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的第一級主簧各片下料長度的設計：

I步驟：第一級主簧首片下料長度L_11C設計

根據第一級主簧首片兩端吊耳的中徑d_e，騎馬螺栓夾緊距的一半L₀，第一級主簧首片的一半夾緊長度L₁₁，以ΔL為曲面微元長度，在0～L₁₁范圍內劃分為N_1c＝L₁₁/ΔL個曲面微元，依據步驟(3)中計算得到的f_M1x及在任意位置x_1i處的曲面高度f_M1x1i，0≤x_1i≤L₁₁，i＝1,2,…,N_1c+1，利用疊加原理對第一級主簧首片的下料長度L_11C進行設計，即

II步驟：第一級主簧其他各片下料長度L_1iC設計

根據第一級主簧首片兩端吊耳的中徑d_e，第一級主簧片數n₁，第一級主簧首片的一半作用長度L_11T，其他n₁-1片主簧的一半作用長度L_1iT，I步驟設計得到的L_11C，對第一級主簧其他各片下料長度L_1iC進行設計，i＝2,…,n₁即

L_1iC＝L_11C-2πd_e-2(L_11T-L_1iT)，i＝2,…,n₁；

(5)兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的第二級主簧首片初始狀態曲面形狀f_M2x的計算：

①步驟：第二級主簧首片的等效端點力F_2e的計算

根據兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；第二級主簧首片的厚度h₂₁，一半夾緊長度L₂₁，步驟(2)中設計得到的H_gM20，對第二級主簧首片的等效端點力F_2e進行計算，即

②步驟：第二級主簧首片在任意位置處的變形系數G_M2x的計算

根據兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的寬度b，彈性模量E；第二級主簧首片的一半夾緊長度L₂₁，以距離板簧對稱中心L₀/2的位置為坐標原點，對第二級主簧首片在任意位置x處的變形系數G_M2x進行計算，即

0≤x≤L₂₁；

③步驟：第二級主簧首片初始狀態曲面形狀f_M2x的計算，

根據第二級主簧首片的厚度h₂₁，第二級主簧首片一半夾緊長度L₂₁，①步驟中計算得到的F_2e，②步驟中計算得到的G_M2x，以距離板簧對稱中心L₀/2的位置為坐標原點，對第二級主簧首片初始曲面形狀f_M2x進行計算，即

0≤x≤L₂₁；

(6)兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的第二級主簧下料長度的設計

1)步驟：第二級主簧首片下料長度L_21C設計

根據兩級主簧式非等偏頻型漸變剛度板簧的騎馬螺栓夾緊距的一半L₀，第二級主簧首片的一半夾緊長度L₂₁，以ΔL為曲面微元長度，在0～L₂₁范圍內劃分為N_2c＝L₂₁/ΔL個曲面微元，依據步驟(5)的③步驟中計算得到的f_M2x及在任意位置x_1j處的曲面高度f_M2x1j，0≤x_1j≤L₂₁，j＝1,2,…,N_2c+1，利用疊加原理對第二級主簧首片下料長度L_21C進行設計，即

2)步驟：第二級主簧其他各片下料長度L_2jC設計

根據第二級主簧的片數n₂，第二級主簧首片的一半作用長度L_21T，其他各片的一半作用長度L_2jT，1)步驟設計得到的L_21C，對第二級主簧其他各片下料長度L_2jC進行設計，j＝2,…,n₂，即

L_2jC＝L_21C-2(L_21T-L_2jT)，j＝2,…,n₂。