端部非等构的少片根部加强型钢板弹簧弧高的设计方法

摘要

本发明涉及端部非等构的少片根部加强型钢板弹簧弧高的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片弹簧的结构参数、弹性模量、额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值，对端部非等构的少片根部加强型钢板弹簧的初始切线弧高进行设计。通过样机加载变形试验测试可知，本发明所提供的端部非等构的少片根部加强型钢板弹簧弧高的设计方法是正确的，可得到准确可靠的初始切线弧高设计值，为端部非等构的少片根部加强型钢板弹簧的设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法可提高产品设计水平、质量和性能及车辆行驶平顺性，同时，降低产品设计和试验测试费用，加快产品开发速度。

主权项

端部非等构的少片根部加强型钢板弹簧弧高的设计方法，其中，端部非等构的少片根部加强型变截面钢板弹簧的一半对称结构由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直段4段构成，根部平直段和抛物线段之间设有一斜线段，对变截面钢板弹簧的根部起加强作用；各片弹簧的端部非等构，即第1片弹簧端部平直段的厚度和长度，大于其他各片的厚度和长度，以满足第1片弹簧复杂受力的要求；在各片弹簧的结构参数、弹性模量、额定载荷及在额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值给定情况下，对端部非等构的少片根部加强型钢板弹簧的初始切线弧高进行设计，具体设计步骤如下：(1)端点受力情况下的根部加强型钢板弹簧各片弹簧端点变形系数G_x‑Ei的计算：根据少片根部加强型变截面钢板弹簧的一半长度L_M，宽度b，安装间距的一半l₃，斜线段长度Δl，抛物线根部到弹簧端点的距离l_2Mp，斜线段根部到弹簧端点的距离l_2M，弹性模量E，各片弹簧的斜线段的厚度比γ_M，第i片弹簧的抛物线段的厚度比β_i，其中，i＝1,2,…,N，N为弹簧片数，对端点受力情况下的各片弹簧在端点处的变形系数G_x‑Ei进行计算，即$\begin{array}{c}{G}_{x-Ei}=\frac{4[{(L_M-l_3/2)}^3-l_{2M}^3]}{Eb}+\frac{4l_{2Mp}^3(2-{\beta }_i^3)}{{\mathrm{Eb\gamma }}_M^3}+\frac{6\Delta l}{{\mathrm{Eb\gamma }}_M^2{({\gamma }_M-1)}^3}(4l_{2Mp}^2{\gamma }_M-l_{2Mp}^2-3l_{2Mp}^2{\gamma }_M^2-4l_{2M}^2{\gamma }_M^3)+\\ \frac{6\Delta l}{{\mathrm{Eb\gamma }}_M^2{({\gamma }_M-1)}^3}(3l_{2M}^2{\gamma }_M^2+l_{2M}^2{\gamma }_M^4-2l_{2Mp}{l}_{2M}{\gamma }_M+2l_{2Mp}^2{\gamma }_M^2{\mathrm{ln\gamma }}_M+2l_{2M}^2{\gamma }_M^2{\mathrm{ln\gamma }}_M+2l_{2Mp}{l}_{2M}{\gamma }_M^3)-\\ \frac{24l_{2Mp}{l}_{2M}{\gamma }_M^2\Delta l{\mathrm{ln\gamma }}_M}{{\mathrm{Eb\gamma }}_M^2{({\gamma }_M-1)}^3};\end{array}$(2)额定载荷下的根部加强型钢板弹簧首片弹簧所受端部力F₁的计算：I步骤：根据少片根部加强型变截面钢板弹簧的根部厚度h_2M，及步骤(1)中计算得到的G_x‑Ei，确定各片弹簧在夹紧状态下的一半刚度K_Mi，即$K_{Mi}=\frac{h_{2M}^3}{G_{x-Ei}};$其中，i＝1,2,…,N，N为弹簧片数；II步骤：根据少片根部加强型变截面钢板弹簧所受的一半额定载荷P，弹簧片数N，及I步骤中所确定的K_Mi，对首片弹簧所受的端部力F₁进行计算，即$F_1=\frac{K_{M1}P}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{K}_{Mi}};$(3)额定载荷下的根部加强型钢板弹簧端部变形f_E的计算：根据步骤(2)中I步骤所确定的K_M1，及II步骤中所确定的F₁，对额定载荷下的钢板弹簧的端部变形f_E进行计算，即$f_E=\frac{F_1}{K_{M1}};$(4)端部非等构的少片根部加强型钢板弹簧初始切线弧高的设计：根据额定载荷下的剩余切线弧高设计要求值H_m，及步骤(3)中计算得到的f_E，确定各片弹簧的初始切线弧高，即H_ci＝H_m+f_E；其中，i＝1,2,…,N，N为弹簧片数。