端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧端點(diǎn)力的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧端點(diǎn)力的確定方法，屬于懸架鋼板彈簧技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明可根據(jù)端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、主副簧間隙、彈性模量、主副簧所受載荷，對(duì)各片主簧和各片副簧的端點(diǎn)力進(jìn)行確定。通過實(shí)例及仿真驗(yàn)證可知，該發(fā)明所提供的端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧端點(diǎn)力的確定方法是正確的，可得到準(zhǔn)確可靠的各片主簧和副簧的端點(diǎn)力，為端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的設(shè)計(jì)、復(fù)合剛度驗(yàn)算、應(yīng)力強(qiáng)度校核奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ)，利用該方法可提高端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命及車輛行駛平順性；同時(shí)，還可降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
【專利說明】
端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧端點(diǎn)力的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及車輛懸架鋼板彈簧，特別是端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧端點(diǎn)力 的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了滿足車輛懸架在不同載荷下的變剛度設(shè)計(jì)要求，通常將少片變截面鋼板彈簧 設(shè)計(jì)為主副簧，其中，主簧與副簧觸點(diǎn)之間設(shè)計(jì)有一定的主副簧間隙，確保當(dāng)載荷大于副簧 起作用載荷后，主副簧接觸而一起共同工作。由于第1片主簧的受力復(fù)雜，不僅承受垂向載 荷，同時(shí)還承受扭轉(zhuǎn)載荷和縱向載荷，因此，實(shí)際所設(shè)計(jì)的第1片主簧的端部平直段的厚度 和長(zhǎng)度大于他各片主簧的厚度和長(zhǎng)度，即大都采用端部非等構(gòu)的少片變截面主副；同時(shí)，為 了加強(qiáng)少片拋物線型變截面主副簧的應(yīng)力強(qiáng)度，通常在根部平直段與拋物線段之間增設(shè)一 斜線段，即采用根部加強(qiáng)型的少片變截面主副簧。另外，由于為了滿足主副簧不同復(fù)合剛度 的設(shè)計(jì)要求，通常采用不同長(zhǎng)度的副簧，即主簧與副簧的接觸位置也不同，因此，主副簧可 分為端部接觸式和非端部接觸式，其中，在副簧根部平直段厚度及片數(shù)給定情況下，端部接 觸式主副簧的復(fù)合剛度大于非端部接觸式的復(fù)合剛度。主副簧接觸一起工作時(shí)，第m片主簧 除了受端點(diǎn)力之外，還受到副簧觸點(diǎn)的支撐力的作用，致使少片變截面主副簧的變形及內(nèi) 力計(jì)算非常復(fù)雜。少片變截面主副簧端點(diǎn)力的計(jì)算，是制約少片變截面主副簧設(shè)計(jì)、剛度計(jì) 算、應(yīng)力強(qiáng)度校核的關(guān)鍵問題。然而，由于主簧的端部平直段非等構(gòu)、根部斜線加強(qiáng)段、主副 簧長(zhǎng)度不相等、主副簧的變形及內(nèi)力分析計(jì)算非常復(fù)雜，因此，對(duì)于端部接觸式少片根部加 強(qiáng)型變截面主副簧，先前一直未能給出主副簧端點(diǎn)力的計(jì)算方法。目前大都是忽略主副簧 不等長(zhǎng)的影響，直接依據(jù)各片主簧和副簧的剛度對(duì)各片主簧和副簧的端點(diǎn)力進(jìn)行近似計(jì) 算，因此，不能滿足端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的精確設(shè)計(jì)和分析計(jì)算的要 求。因此，必須建立一種精確、可靠的端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧端點(diǎn)力的確定方 法，滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展及對(duì)少片拋物線型變截面主副鋼板彈簧精確設(shè)計(jì)和分析計(jì)算的 要求，提高少片拋物線型變截面主副簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能，確保滿足主副簧復(fù)合 剛度及應(yīng)力強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求，提高車輛行駛平順性；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品 開發(fā)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡(jiǎn)便、 可靠的端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧端點(diǎn)力的確定方法，其確定流程圖，如圖1所示。 端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的一半結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，包括:主簧1，根 部墊片2,副簧3,端部墊片4,主簧1和副簧3的各片是由根部平直段、斜線段、拋物線段、端部 平直段四段構(gòu)成；主簧1的各片根部平直段之間、副簧3的各片根部平直段之間、及主簧1和 副簧3之間，均設(shè)有根部墊片2,主簧1的各片端部平直段之間設(shè)置有端部墊片4,端部墊片的 材料為碳纖維復(fù)合材料，以防止工作時(shí)產(chǎn)生摩擦噪聲。其中，主簧1和副簧3的寬度為b，安裝 間距的一半為13,彈性模量為E，斜線段的長(zhǎng)度為Al;主簧的一半長(zhǎng)度為L(zhǎng)m，主簧斜線段的根 部到主簧端點(diǎn)的距離為12M，主簧斜線段的端部到主簧端點(diǎn)的距離為hMp;主簧片數(shù)為m，各片 主簧的根部平直段的厚度為h 2M，斜線段的端部平直段的厚度為h2Mp，斜線段的厚度比γΜ = ImlpA2M;各片主簧的端部平直段非等構(gòu)，即第1片主簧的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度，大于其 他各片主簧的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度;主各片簧的端部平直段的厚度為hu，拋物線段的 厚度比為^=ImAi 2Mp，端部平直段的長(zhǎng)度/丨,=/?,7/:%，? = 1，2，…，m。
[0004] 副簧的一半長(zhǎng)度為L(zhǎng)a，副簧斜線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離為12A，副簧斜線段的 端部到副簧端點(diǎn)的距離為1 2AP;副簧片數(shù)為n，各片副簧的根部平直段的厚度為h2A，斜線段的 端部厚度為h2Ap，斜線段的厚度比y A=h2Ap/h2A;各片副簧的端部平直段的厚度為hAlj，拋物 線段的厚度比為0Aj = hAij/h2AP，端部平直段的長(zhǎng)度/ai/·= Ai, ^Ap，i = 1，2，…，n。
[0005] 副簧3的一半長(zhǎng)度La小于主簧1的一半長(zhǎng)度Lm，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離為 1〇;主簧1與副簧3之間的主副簧間隙為δ，當(dāng)載荷大于副簧起作用載荷時(shí)，副簧觸點(diǎn)與主簧 端部平直段內(nèi)某點(diǎn)相接觸；當(dāng)主副簧端部接觸之后，各主簧和副簧的端點(diǎn)力不相等，第m片 主簧除了受端點(diǎn)力之外，還在主副簧接觸點(diǎn)處受副簧觸點(diǎn)支撐力的作用。在各片主簧和副 簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性模量及主副所受載荷給定情況下，對(duì)端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副 簧的各片主簧和副簧的端點(diǎn)力進(jìn)行確定。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧端點(diǎn)力 的確定方法，其特征在于采用以下確定步驟：
[0007] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-E1計(jì)算：
[0008] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，斜線段長(zhǎng)度△ 1，彈性模量 E，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離I2mp，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M，主 簧斜線段的厚度比γ Μ，主簧片數(shù)m，其中，第i片主簧的拋物線段的厚度比&，i = l，2,…，m， 對(duì)端點(diǎn)受力情況下的各片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-^進(jìn)行計(jì)算，即
[0009]
[0010] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn) 的變形系數(shù)Gx-DE的計(jì)算：
[0011] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，斜線段長(zhǎng)度△ 1，彈性模量 E，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12MP，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M，主 簧斜線段的厚度比γ Μ，主簧片數(shù)m，其中，第m片主簧的拋物線段的厚度比K，副簧觸點(diǎn)與主 簧端點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變 形系數(shù)G x-DE進(jìn)行計(jì)算，SP
[0012]
[0013] (3)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù) 6^_計(jì)算:根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，斜線段長(zhǎng)度Δ1，彈性模 量E，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離I aip，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12M， 主簧斜線段的厚度比γΜ，主簧片數(shù)m，其中，第m片主簧的拋物線段的厚度比K，副簧觸點(diǎn)與 主簧端點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)6^^?進(jìn) 行計(jì)算，即 [0014]
[0015] (4)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形 系數(shù)Gx-DEz計(jì)算：
[0016] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM，寬度b，斜線段長(zhǎng)度Δ 1，彈性模量 E，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2Mp，主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離1 2M，主 簧斜線段的厚度比YM，主簧片數(shù)m，其中，第m片主簧的拋物線段的厚度比K，副簧觸點(diǎn)與主 簧端點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主簧在端部平直段與副簧接觸 點(diǎn)處的變形系數(shù)G x-DEz進(jìn)行計(jì)算，BP
[0017]
[0018] (5)各片根部加強(qiáng)型變截面副簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EZU及η片疊加副簧的總端點(diǎn)變 形系數(shù)G x-EAT計(jì)算：
[0019] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面副簧的一半長(zhǎng)度La，寬度b，斜線段的長(zhǎng)度Δ1，彈性模 量E，副簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l 2Ap，副簧斜線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12A， 副簧斜線段的厚度比YA，副簧片數(shù)n，其中，第j片副簧的拋物線段的厚度比fty，j = l，2r··， η，對(duì)各片副簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAj進(jìn)行計(jì)算，BP
[0020]
[0021 ]根據(jù)副簧片數(shù)η及各片根部加強(qiáng)型變截面副簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAj，對(duì)η片疊加副 簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT進(jìn)行計(jì)算，即
[0022]
[0023] (6)端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的一半剛度計(jì) 算：
[0024] I步驟:主副簧接觸之前的各片主簧的一半剛度KMi計(jì)算：
[0025] 根據(jù)主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚度1!2[?，及步驟(1)中計(jì)算得到的Gx- El， 可對(duì)主副簧接觸之前的各片主簧的一半剛度1^進(jìn)行計(jì)算，即
[0026]
[0027] U步驟：王則黃按W乙后的合斤王黃的一半剛度KMAi計(jì)算：
[0028] 根據(jù)主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，各片副簧的根部平直段的厚度 h2A，步驟⑴中計(jì)算得到的6^，步驟⑵中計(jì)算得到的G x-DE，步驟⑶中計(jì)算得到的Gx-Ezm，步 驟⑷中計(jì)算得到的Gx- DEz，及步驟(5)中計(jì)算得到的GX-EAT，對(duì)主副簧接觸之后的各片主簧的 一半剛度Kma 1進(jìn)行計(jì)算，BP
[0029]
[0030] III步驟:各片副簧的一半剛度KAj計(jì)算：
[0031] 根據(jù)副簧片數(shù)n，各片副簧的根部平直段的厚度1^，及步驟（5)中計(jì)算得到的 Gx-E^，對(duì)各片副簧的一半剛度Kz u進(jìn)行計(jì)算，BP
[0032]
[0033] (7)端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧端點(diǎn)力的確定：
[0034] i步驟:g[J簧起作用載荷Pk的計(jì)算：
[0035] 根據(jù)主簧片數(shù)m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，主副簧間隙δ，及I步驟中計(jì)算 得到的KMi，步驟(2)中計(jì)算得到的G x-DE，對(duì)副簧起作用載荷Pk進(jìn)行計(jì)算，即
[0036]
[0037 ] i i步驟:各片主簧的端點(diǎn)力Pi的確定：
[0038]根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧所受載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P，i步驟中計(jì)算 得到的
[0039] Ρκ，I步驟中計(jì)算得到的Km1，及II步驟中計(jì)算所得到的KMAl，對(duì)各片主簧的端點(diǎn)力P 1 進(jìn)行確定，BP
[0040]
[00411 其中，當(dāng)PSPk時(shí)，Pi為主副黃禾接觸，即1 乂主黃起作用情況卜的谷片主簧的端點(diǎn) 力；當(dāng)Ρ>Ρκ/2時(shí)，P1為主副簧接觸，即主副簧共同起作用情況下的各片主簧的端點(diǎn)力；
[0042 ] i i i步驟:各片副簧的端點(diǎn)力PAj的確定：
[0043] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧所受載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P，主簧片數(shù)m， 各片主簧的根部平直段的厚度h2M，副簧片數(shù)n，各片副簧的根部平直段的厚步驟中 計(jì)算得到的Pk，步驟(2)中計(jì)算得到的G x-DE，步驟(4)中計(jì)算得到的Gx-DEz，及步驟(5)中計(jì)算 得到的G X-EAT，II步驟中計(jì)算所得到的KMAl，及III步驟中計(jì)算得到的K/u，對(duì)各片副簧的端點(diǎn) 力PAj進(jìn)行確定，BP
[0044]
[0045] 本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)
[0046] 由于端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的根部具有斜線加強(qiáng)段、端部平直段非等 構(gòu)、副簧長(zhǎng)度與主簧長(zhǎng)度不相等，且第m片主簧除了受端點(diǎn)力之外，還受副簧觸點(diǎn)支撐力的 作用，主副簧的變形及內(nèi)力存有耦合，致使各片主簧和副簧端點(diǎn)力的分析計(jì)算非常復(fù)雜，因 此，先前一直未能給出端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧端點(diǎn)力的計(jì)算方法。本發(fā) 明可根據(jù)端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、主副簧間隙、 彈性t旲量及主副黃所承受載何，對(duì)端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副黃的各片主黃和各片副 簧的端點(diǎn)力進(jìn)行精確計(jì)算。通過設(shè)計(jì)實(shí)例及ANSYS仿真驗(yàn)證可知，利用該方法可得到準(zhǔn)確、 可靠的端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧的各片主簧和副簧的端點(diǎn)力的計(jì)算值，為少片拋 物線型變截面主副簧設(shè)計(jì)、剛度驗(yàn)算、應(yīng)力強(qiáng)度校核提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法可 提高少片變截面主副鋼板彈簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能，確保滿足主副簧復(fù)合剛度和 應(yīng)力強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求，提高車輛行駛平順性；同時(shí)，還可降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開 發(fā)速度。
【附圖說明】
[0047]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說明。
[0048] 圖1是端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧端點(diǎn)力的確定流程圖；
[0049] 圖2是端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050] 圖3是實(shí)施例的第1片主簧的ANSYS變形仿真云圖；
[0051 ]圖4是實(shí)施例的第2片主簧的ANSYS變形仿真云圖；
[0052]圖5是實(shí)施例的一片副簧的ANSYS變形仿真云圖。 具體實(shí)施方案
[0053]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0054]實(shí)施例:某端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的寬度b = 60mm，安裝間距的 一半l3 = 55mm，斜線段的長(zhǎng)度Δ l = 30mm，彈性模量E = 200GPa。主簧片數(shù)m = 2,主簧的一半 長(zhǎng)度1^=5751111]1，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離1^[1) = 1^-13-八1 = 4901111]1，主簧斜線 段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M=LM-l3 = 520mm;各片主簧的根部平直段厚度h2M=llmm，主 簧斜線段的端部厚度haip = 10.23mm，主簧斜線段的厚度比γ M = h2MP/h2M = 0.93;第1片主簧 的端部平直段的厚度hn = 7mm，第1片主簧的拋物線段的厚度比^1 = ImAmp = O.69;第2片主 簧的端部平直段的厚度hi2 = 6mm，第2片主簧的拋物線段的厚度比02 = hi2/h；MP = O.59<^[^ 片數(shù)η= 1，該片副簧的一半長(zhǎng)度La= 525mm，副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離Iq = Lm-La = 50mm，副簧拋物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離Imp = La-I3-Al = 440mm，副簧斜線段的根部 至1J副簧端點(diǎn)的距離12A=La- 13 = 470mm; g橫根部平直段的厚度h2A = 14mm，g橫斜線段的端 部厚度Imp = 13mm，副簧斜線段的厚度比YA=h2AP/h2A=0.93;該片副簧的端部平直段的厚 度h Al I = 8mm，副簧拋物線段的厚度比βΑ? = h Al I /h 2 Ap = 0 · 6 2;主副簧間隙δ = 4 7 · 91 mm。在主副 簧所受載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P = 3040N情況下，對(duì)該端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面 主副簧的各片主簧和副簧的端點(diǎn)力進(jìn)行確定。
[0055]本發(fā)明實(shí)例所提供的端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧端點(diǎn)力的確定方法，其確 定流程如圖1所示，具體確定步驟如下：
[0056] (1)端點(diǎn)受力情況下的各片根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-E 1計(jì)算：
[0057]根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM = 575mm，寬度b = 60mm，斜線段的 長(zhǎng)度Λ I = 30mm，彈性模量E = 200GPa，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12MP = 490mm， 主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = 520mm，主簧斜線段的厚度比γΜ=0.93,主簧片 數(shù)m = 2,其中，第1片主簧的拋物線段的厚度比fo = 0.69,第2片主簧的拋物線段的厚度比β2 = 0.59,對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第1片主簧和第2片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EdPGx-E 2分別進(jìn)行 訐管.即
[0060] (2)端點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn) 處的變形系數(shù)G x-DE計(jì)算：
[0061] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM = 575mm，寬度b = 60mm，斜線段的 長(zhǎng)度Λ I = 30mm，彈性模量E = 200GPa，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12MP = 490mm， 主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = 520mm，主簧斜線段的厚度比γΜ=0.93,主簧片 數(shù)m=2,其中，第2片主簧的拋物線段的厚度比β 2 = 0.59,副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離I0 = 50mm，對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第2片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-DE進(jìn) 行計(jì)算，即
[0063] (3)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧的端點(diǎn)變形系數(shù) Gx-ez2計(jì)算:根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度Lm=575mm，寬度b = 60mm，斜線段的 長(zhǎng)度Λ I = 30mm，彈性模量E = 200GPa，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12MP = 490mm， 主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = 520mm，主簧斜線段的厚度比γΜ=0.93,主簧片 數(shù)m=2,其中，第2片主簧的拋物線段的厚度比β 2 = 0.59,副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離I0 =50_，對(duì)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第2片主簧的端點(diǎn)變形系數(shù)6\^進(jìn)行計(jì)算，即
[0064]
[0066] (4)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主簧在端部平直段與副 簧接觸點(diǎn)處的變形系數(shù)Gx-DEz計(jì)算：
[0067]根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主簧的一半長(zhǎng)度LM = 575mm，寬度b = 60mm，斜線段的 長(zhǎng)度Λ I = 30mm，彈性模量E = 200GPa，主簧拋物線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離12MP = 490mm， 主簧斜線段的根部到主簧端點(diǎn)的距離l2M = 520mm，主簧斜線段的厚度比γΜ=0.93,主簧片 數(shù)m=2,其中，第2片主簧的拋物線段的厚度比β 2 = 0.59,副簧觸點(diǎn)與主簧端點(diǎn)的水平距離I0 = 50mm，對(duì)主副簧接觸點(diǎn)受力情況下的第2片主簧在端部平直段與副簧接觸點(diǎn)處的變形系 數(shù)6^2進(jìn)行計(jì)算，即
[0068]
[0069] (5)各片根部加強(qiáng)型變截面副簧的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAj及η片疊加副簧的總端點(diǎn)變 形系數(shù)G x-EAT計(jì)算：
[0070] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面副簧的一半長(zhǎng)度LA = 525mm，寬度b = 60mm，斜線段的 長(zhǎng)度Λ I = 30mm，彈性模量E = 200GPa，g[J簧拋物線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離12Ap = 440mm， 副簧斜線段的根部到副簧端點(diǎn)的距離l2A = 470mm，副簧斜線段的厚度比γ A=0.93,副簧片 數(shù)η = 1，該片副簧的拋物線段的厚度比βΑ1 = 0.62,對(duì)端點(diǎn)受力情況下的該片副簧的端點(diǎn)變 形系數(shù)Gx-EA1進(jìn)行計(jì)算，SP
[0071]
[0072] 根據(jù)副簧片數(shù)n=l，該片根部加強(qiáng)型變截面副簧的端點(diǎn)變形系數(shù)GX-EA1，對(duì)η片疊加 副簧的總端點(diǎn)變形系數(shù)G x-EAT計(jì)算
[0073]
[0074] (6)端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧的一半剛度計(jì) 算：
[0075] I步驟:主副簧接觸之前的各片主簧的一半剛度Km1計(jì)算：
[0076] 根據(jù)主簧片數(shù)m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M=llmm，及步驟(1)中計(jì)算得 至Ij的Gx- ￡1 = 107.531111114/財(cái)1-￡2 = 113.421111114/^，可對(duì)主副簧接觸之前的第1片主簧和第2片 主簧的一半剛度KmJPK m2分別進(jìn)行計(jì)算，即
[0077]
[0078]
[0079] II步驟:主副簧接觸之后的各片主簧的一半剛度Kma1計(jì)算：
[0080] 根據(jù)主簧片數(shù)m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M=llmm，該片副簧的根部平 直段的厚度 Im= 14mm，步驟（1)中計(jì)算得到的 Gx-Ei = 107.53mm4/N 和 Gx-E2 = 113.42mm4/N，步 驟(2)中計(jì)算得到的Gx-DE = 94.37mm4/N，步驟(3)中計(jì)算得到的Gx-EZ2 = 94.37mm4/N，步驟(4) 中計(jì)算得到的Gx-DEz = 79.78mm4/N，及步驟(5)中計(jì)算得到的Gx-eat = 98.36mm4/N，可對(duì)主副簧 接觸之后第1片主簧和第2片主簧的一半剛度KmaJPKma2分別進(jìn)行計(jì)算，即
[0081]
[0082]
[0083] III步驟:各片副黃的一半剛度Kzu計(jì)算：
[0084] 根據(jù)副簧片數(shù)η= 1，該片副簧的根部平直段的厚度h2A= 14mm，及步驟(5)中計(jì)算所 得到的Gx-EA1 = 98.36mm4/N，對(duì)該片根部加強(qiáng)型變截面副簧的一半剛度1^進(jìn)行計(jì)算，即
[0085]
[0086] (7)端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的各片主簧和副簧端點(diǎn)力的確定：
[0087] i步驟:g[J簧起作用載荷Pk計(jì)算：
[0088] 根據(jù)主簧片數(shù)m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M= 11mm，主副簧間隙δ = 47.91mm，I步驟中計(jì)算所得到的Kmi = 12 · 38N/mm和Km2 = 11 · 74N/mm，步驟(2)中計(jì)算所得到 的Gx-DE = 94.37mm4/N，對(duì)副簧起作用載荷Pk進(jìn)行計(jì)算，即
[0089]
[0090 ] i i步驟:各片主簧的端點(diǎn)力Pi的確定：
[0091] 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧所受載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P = 3040N，主簧 片數(shù)m = 2，i步驟中計(jì)算得到的Pk = 2777N，I步驟中計(jì)算得到的Kmi= 12.38N/mm和Km2 = 11.74N/mm，及II步驟中計(jì)算所得到的Kmai= 12.38N/mm和Kma2 = 30.55N/mm，對(duì)第1片主簧和 第2片主簧的端點(diǎn)力？1和內(nèi)進(jìn)行確定，即
[0092]
[0093]
[0094 ] i i i步驟:各片副簧的端點(diǎn)力PAj的確定：
[0095]根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧所受載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P = 3040N，主簧 片數(shù)m=2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M=llmm;副簧片數(shù)n = l，該片副簧的根部平直段 的厚度h2A= 14mm，i步驟中計(jì)算得到的Pk = 2777N，步驟(2)中計(jì)算得到的Gx-DE = 94.37mm4/N， 步驟(4)中計(jì)算得到的Gx-dez = 79 · 78mm4/N，及步驟(5)中計(jì)算得到的Gx-εατ = 98· 36mm4/N，II 步驟中計(jì)算所得到的Kmai = 12 · 38N/mm和Kma2 = 30 · 55N/mm，及III步驟中計(jì)算得到的Και = 27 · 90N/mm，對(duì)該片副簧的端點(diǎn)力Pai進(jìn)行計(jì)算，BP
[0096]
[0097] 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)該端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副簧的 各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，建立一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)主副簧的ANSYS仿真模型， 劃分網(wǎng)格，設(shè)置副簧端點(diǎn)與主簧接觸，并在仿真模型的根部施加固定約束，在彈簧端點(diǎn)施加 集中載荷F = P_PK/2 = 1651.5N，對(duì)該少片根部加強(qiáng)型變截面鋼板彈簧的主副簧的變形進(jìn)行 ANSYS仿真，所得到的第1片主簧的ANSYS變形仿真云圖，如圖3所示;第2片主簧的ANSYS變形 仿真云圖，如圖4所示；1片副簧的ANSYS變形仿真云圖，如圖5所示，其中，第1片主簧在端點(diǎn) 位置處的最大變形量f M1 = 38.25mm、第2片主簧在端點(diǎn)位置處的最大變形量f M2 = 38.25mm、 第1片副簧在端點(diǎn)位置處的最大變形量f Al = 31.34mm。
[0098] 可知，在相同載荷情況下，該鋼板彈簧第1片和第2片主簧、及第1片副簧最大變形 的ANSYS仿真驗(yàn)證值fMAi = 38.25mm、fMA2 = 38.25mm、fAi = 31.34mm，分別與變形解析計(jì)算值
[0099]
[0100]
[0101]
[0102] 相吻合，相對(duì)偏差分別為0.58%、0.58%、0.51 % ;結(jié)果表明該發(fā)明所提供的端部 接觸式少片根部加強(qiáng)型主副簧端點(diǎn)力的確定方法是正確的，所得到的各片主簧和副簧的端 點(diǎn)力是準(zhǔn)確、可靠的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.端部接觸式少片根部加強(qiáng)型主副黃端點(diǎn)力的確定方法，其中，根部加強(qiáng)型變截面鋼 板彈黃的一半對(duì)稱結(jié)構(gòu)是由根部平直段、斜線段、拋物線段和端部平直段4段構(gòu)成，各片主 黃的端部平直段是非等構(gòu)的，即第1片主黃的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度，大于其他各片主黃 的端部平直段的厚度和長(zhǎng)度;副黃長(zhǎng)度小于主黃長(zhǎng)度，當(dāng)載荷大于副黃起作用載荷時(shí)，副黃 觸點(diǎn)與主黃端部平直段內(nèi)某點(diǎn)相接觸;主副黃接觸之后，主副黃各片的端點(diǎn)受力不相同，且 與副黃相接觸的1片主黃除了受端點(diǎn)力之外，還受副黃接觸點(diǎn)的支撐力;在各片主副黃的結(jié) 構(gòu)參數(shù)、彈性模量、主副黃間隙及主副所承受載荷給定情況下，對(duì)端部接觸式少片根部加強(qiáng) 型變截面主副黃的各片主黃和副黃的端點(diǎn)力進(jìn)行確定，具體確定步驟如下： (1 )端點(diǎn)受力情況下的各片根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei計(jì)算： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主黃的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，斜線段長(zhǎng)度Δ1，彈性模量E，主 黃拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12MP，主黃斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M，主黃斜 線段的厚度比TM，主黃片數(shù)m，其中，第i片主黃的拋物線段的厚度比扣，1 = 1，2，-，，111，對(duì)端 點(diǎn)受力情況下的各片主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ei進(jìn)行計(jì)算，即(2) 端點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主黃在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)的變 形系數(shù)Gx-DE的計(jì)算： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主黃的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，斜線段長(zhǎng)度Δ1，彈性模量E，主 黃拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2Mp，主黃斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M，主黃斜 線段的厚度比TM，主黃片數(shù)m，其中，第m片主黃的拋物線段的厚度比β。，副黃觸點(diǎn)與主黃端 點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)端點(diǎn)受力情況下的第m片主黃在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)處的變形系 數(shù)Gx-DE進(jìn)行計(jì)算，即(3) 主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片根部加強(qiáng)型變截面主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ezm計(jì) 算:根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主黃的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，斜線段長(zhǎng)度Δ1，彈性模量E，主 黃拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12MP，主黃斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M，主黃斜 線段的厚度比TM，主黃片數(shù)m，其中，第m片主黃的拋物線段的厚度比β。，副黃觸點(diǎn)與主黃端 點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-Ezm進(jìn)行計(jì)算， 良π(4) 主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主黃在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)處的變形系數(shù) Gx-DEz計(jì)算： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主黃的一半長(zhǎng)度Lm，寬度b，斜線段長(zhǎng)度Δ1，彈性模量E，主 黃拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2Mp，主黃斜線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離12M，主黃斜 線段的厚度比TM，主黃片數(shù)m，其中，第m片主黃的拋物線段的厚度比β。，副黃觸點(diǎn)與主黃端 點(diǎn)的水平距離1〇,對(duì)主副黃接觸點(diǎn)受力情況下的第m片主黃在端部平直段與副黃接觸點(diǎn)處 的變形系數(shù)Gx-DEz進(jìn)行計(jì)算，即(5) 各片根部加強(qiáng)型變截面副黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-ew及η片疊加副黃的總端點(diǎn)變形系 數(shù)Gx-EAT計(jì)算： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面副黃的一半長(zhǎng)度La,寬度b，斜線段的長(zhǎng)度Δ1，彈性模量E， 副黃拋物線段的根部到主黃端點(diǎn)的距離l2Ap，副黃斜線段的根部到副黃端點(diǎn)的距離12A，副黃 斜線段的厚度比TA，副黃片數(shù)n，其中，第j片副黃的拋物線段的厚度比^0 = 1，2^''，11，對(duì) 各片副黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-ew進(jìn)行計(jì)算，即根據(jù)副黃片數(shù)η及各片根部加強(qiáng)型變截面副黃的端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-ew，對(duì)η片疊加副黃的 總端點(diǎn)變形系數(shù)Gx-EAT進(jìn)行計(jì)算，即(6) 端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副黃的各片主黃和副黃的一半剛度計(jì)算： I步驟:主副黃接觸之前的各片主黃的一半剛度Kmi計(jì)算： 根據(jù)主黃片數(shù)m，各片主黃的根部平直段的厚度h2M，及步驟(1)中計(jì)算得到的Gx-Ei，可對(duì) 主副黃接觸之前的各片主黃的一半剛度Kmi進(jìn)行計(jì)算，即II步驟:主副黃接觸之后的各片主黃的一半剛度KMAi計(jì)算： 根據(jù)主黃片數(shù)m，各片主黃的根部平直段的厚度h2M，各片副黃的根部平直段的厚度h2A， 步驟（1)中計(jì)算得到的Gx-ei，步驟(2)中計(jì)算得到的Gx-de，步驟(3)中計(jì)算得到的Gx-ez"，步驟 (4)中計(jì)算得到的Gx-DEz，及步驟巧）中計(jì)算得到的Gx-eat，對(duì)主副黃接觸之后的各片主黃的一 半剛度Kmai進(jìn)行計(jì)算，即III步驟:各片副黃的一半剛度Kw計(jì)算： 根據(jù)副黃片數(shù)n，各片副黃的根部平直段的厚度h2A，及步驟(5)中計(jì)算得到的Gx-ew，對(duì)各 片副黃的一半剛度Kw進(jìn)行計(jì)算，即(7) 端部接觸式少片根部加強(qiáng)型變截面主副黃的各片主黃和副黃端點(diǎn)力的確定： i步驟:副黃起作用載荷Ρκ的計(jì)算： 根據(jù)主黃片數(shù)m，各片主黃的根部平直段的厚度h2M，主副黃間隙δ，及I步驟中計(jì)算得到 的Κμι，步驟(2)中計(jì)算得到的Gx-de，對(duì)副黃起作用載荷Ρκ進(jìn)行計(jì)算，即ii步驟:各片主黃的端點(diǎn)力Pi的確定： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主副黃所受載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P，i步驟中計(jì)算得到 的Ρκ，Ι步驟中計(jì)算得到的Kmi，及II步驟中計(jì)算所得到的Kmai，對(duì)各片主黃的端點(diǎn)力P進(jìn)行確 定，即其中，當(dāng)P非κ時(shí)，Pi為主副黃未接觸，即僅主黃起作用情況下的各片主黃的端點(diǎn)力；當(dāng)P 〉Ρκ/2時(shí)，Pi為主副黃接觸，即主副黃共同起作用情況下的各片主黃的端點(diǎn)力； iii步驟:各片副黃的端點(diǎn)力PAj的確定： 根據(jù)少片根部加強(qiáng)型變截面主副黃所受載荷的一半即單端點(diǎn)載荷P，主黃片數(shù)m，各片 主黃的根部平直段的厚度h2M，副黃片數(shù)n，各片副黃的根部平直段的厚度h2A，i步驟中計(jì)算 得到的Ρκ，步驟(2)中計(jì)算得到的Gx-de，步驟(4)中計(jì)算得到的Gx-dez，及步驟(5)中計(jì)算得到 的Gx-eat，II步驟中計(jì)算所得到的Kmai，及III步驟中計(jì)算得到的Kw，對(duì)各片副黃的端點(diǎn)力Paj 進(jìn)行確定，即
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK105844062SQ201610269197
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】周長(zhǎng)城, 王鳳娟, 于曰偉, 趙雷雷, 汪曉, 劉燦昌, 袁光明
【申請(qǐng)人】山東理工大學(xué)