[發明專利]端部非等構斜線型變截面板簧夾緊端點力的仿真計算法

在審

• 申請號: 201810051201.2
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN107965539A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 周長城;于曰偉;邵明磊;趙雷雷;楊騰飛;汪曉;李曉晗;楊鋮兆;梁宇通
• 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;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明涉及車輛懸架少片變截面板簧，特別是端部非等構斜線型變截面板簧夾緊端點力的仿真計算法。

背景技術

隨著汽車節能及輕量化的快速發展，少片變截面板簧因具有重量輕，材料利用率高，片間無摩擦或摩擦小，振動噪聲低，使用壽命長等優點，日益受到車輛懸架專家、生產企業及車輛制造企業的高度關注。由于斜線型變截面板簧與拋物線型變截面板簧相比，其加工工藝和所需要設備簡單，因此，在車輛懸架系統中得到了廣泛應用。為了滿足首片板簧端部受力復雜的要求，首片板簧的端部平直段的厚度和長度，大于其他各片板簧的端部平直段的厚度和長度，即端部非等構少片斜線型變截面板簧。通常為了提高板簧可靠性和使用壽命的設計要求，通過各片板簧的各自不同自由切線弧高，在裝配夾緊之后，使首片板簧或前幾片板簧產生一定的預夾緊壓應力；同時，確保首片板簧的初始切線弧高滿足設計要求。對于給定設計結構的少片斜線型變截面板簧，各片板簧的預夾緊應力是否滿足要求，必須對其進行仿真驗算，而預夾緊應力仿真驗算的前提是對各片板簧的夾緊端點力進行仿真計算。然而，據所查資料可知，由于端部非等構少片斜線型變截面板簧的夾緊剛度計算非常復雜，且受各片板簧夾緊端點力與結構參數、自由切線弧高、根部墊片和端部墊片的厚度、裝配夾緊后的各片板簧的夾緊剛度、及初始切線弧高之間關系的制約，先前一直未曾給出端部非等構斜線型變截面板簧夾緊端點力的仿真計算法。因此，必須建立一種準確、可靠的端部非等構斜線型變截面板簧夾緊端點力的仿真計算法，為各片板簧預夾緊應力的仿真計算奠定可靠的技術基礎，滿足車輛行業快速發展、車輛行駛平順性和安全性及對少片斜線型變截面板簧的設計要求，提高產品設計水平、可靠性和使用壽命及車輛行駛安全性；同時，降低產品設計及試驗費用，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、可靠的端部非等構斜線型變截面板簧夾緊端點力的仿真計算法，其仿真計算流程圖，如圖1所示。端部非等構少片斜線型變截面板簧為以中心穿裝孔對稱的結構，其一半對稱夾緊結構示意圖如圖2所示，其中包括，板簧1，根部墊片2，端部墊片3。板簧1的片數為n，其中，2≤n≤5；各片板簧的寬度為b，彈性模量為E，一半作用長度為L_T是由根部平直段、斜線段和端部平直段三段所構成，根部平直段用于騎馬螺栓裝配夾緊，根部平直段的一半長度L₀。各片板簧的端部平直段的厚度和長度不相等，首片板簧的端部平直段的厚度和長度，大于其他各片板簧的端部平直段的厚度和長度，以滿足首片板簧端部受力復雜的要求，即端部非等構少片斜線型變截面板簧。各片板簧的根部平直段的厚度為h₂，端部非等構平直段的厚度h_1i，各片板簧的斜線段的厚度比為β_i＝h_1i/h₂，各片板簧的端部平直段的長度為l_1i＝(L_T-L₀)β_i²。各片板簧的根部之間設有根部墊片2，根部墊片厚度為δ_c。各片板簧的端部之間設有端部墊片3，端部墊片的厚度為δ_e，材料為碳纖維復合材料，以降低板簧工作所產生的摩擦噪聲。通過各片板簧的各自不同的自由切線弧高，確保裝配預夾緊后的首片板簧的初始切線弧高滿足設計要求，同時，使首片或前幾片板簧受預夾緊壓應力，而末片或后幾片板簧受預夾緊拉應力，提高板簧可靠性和使用壽命。各片板簧的自由切線弧高為H_gi0，裝配夾緊之后的首片板簧的初始切線弧高為H_gC1，各片板簧的夾緊端點力為F_i，各片板簧的預夾緊應力為σ_i，i＝1,2,…n。各片板簧夾緊端點力的仿真計算是預夾緊應力仿真計算的前提。根據板簧片數，彈性模量，根部墊片和端部墊片的厚度，各片板簧的結構參數及自由切線弧高的設計值，對端部非等構少片斜線型變截面板簧裝配夾緊后的各片板簧的夾緊端點力進行仿真計算。

為解決上述技術問題，本發明所提供的端部非等構斜線型變截面板簧夾緊端點力的仿真計算法，其特征在于采用以下具體仿真計算步驟：

(1)端部非等構式少片斜線型變截面板簧的各片板簧夾緊剛度K_i的計算：

A步驟：各片板簧的夾緊端點變形系數G_x-Di的計算