端部接触式少片抛物线型主副簧的副簧刚度设计方法

摘要

本发明涉及端部接触式少片抛物线型主副簧的副簧刚度设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片抛物线型变截面主簧的结构参数、副簧长度、弹性模量，首先，对端点受力情况下的各片主簧的端点变形系数，及第m片主簧在与副簧接触点处的变形系数进行计算；然后，对主副簧接触点受力情况下的第m片主簧的端点变形系数和在端部平直段与副簧接触点处的变形系数进行计算；随后，根据复合刚度设计要求值、主簧根部平直段厚度和片数及各片主簧的变形系数，对副簧刚度进行设计。通过验证可知，利用该方法可得到准确、可靠的副簧刚度设计值，可提高产品设计水平和性能及车辆平顺性；同时，降低产品设计及试验费用，加快开发速度。

主权项

端部接触式少片抛物线型主副簧的副簧刚度设计方法，其中，少片抛物线型变截面主副簧的一半对称结构由根部平直段、抛物线段和端部平直段三段构成；各片主簧的端部平直段非同构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度；副簧长度小于主簧长度，当载荷大于副簧起作用载荷后，副簧触点与主簧端部平直段内某点相接触，以满足主副簧复合刚度的设计要求；在各片主簧的结构参数、弹性模量及副簧长度给定情况下，对端部接触式少片抛物线型主副簧的副簧刚度进行设计设计，具体设计步骤如下：(1)在端点受力情况下的各片抛物线型变截面主簧的端点变形系数G_x‑Di计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，弹性模量E，抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2M，第i片主簧的抛物线段的厚度比β_i，其中，i＝1,2,…,m，m为主簧片数，对端点受力情况下的各片主簧的端点变形系数G_x‑Di进行计算，即$G_{x-Di}=\frac{4[l_{2M}^3(1-{\beta }_i^3)+L_M^3]}{Eb},i=1,2,...,m;$(2)在端点受力情况下的第m片抛物线型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x‑CD计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，弹性模量E，抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2M，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，副簧接触点与主簧端点的水平距离l₀，对端点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x‑CD进行计算，即$G_{x-CD}=\frac{4L_M^3-6l_0{L}_M^2-4l_{2M}^3+6l_0{l}_{2M}^2}{Eb}+\frac{2{(l_0-l_{2M}{\beta }_m^2)}^2(2l_{2M}{\beta }_m^2+l_0)}{{\mathrm{Eb\beta }}_m^3}-\frac{8l_{2M}^2({\beta }_m-1)(l_{2M}-3l_0+l_{2M}{\beta }_m^2+l_{2M}{\beta }_m)}{Eb};$(3)在主副簧接触点受力情况下的第m片抛物线型变截面主簧的端点变形系数G_x‑Dzm计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，弹性模量E，抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2M，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，副簧接触点与主簧端点的水平距离l₀，对主副簧接触点受力情况下的第m片抛物线型变截面主簧的端点变形系数G_x‑Dzm进行计算，即$G_{x-D_{z}m}=\frac{4L_M^3-6l_0{L}_M^2-4l_{2M}^3+6l_0{l}_{2M}^2}{Eb}+\frac{2{(l_0-l_{2M}{\beta }_m^2)}^2(2l_{2M}{\beta }_m^2+l_0)}{{\mathrm{Eb\beta }}_m^3}-\frac{8l_{2M}^2({\beta }_m-1)(l_{2M}-3l_0+l_{2M}{\beta }_m^2+l_{2M}{\beta }_m)}{Eb};$(4)在主副簧接触点受力情况下的第m片抛物线型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x‑CDz计算：根据少片抛物线型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，弹性模量E，抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2M，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，副簧接触点与主簧端点的水平距离l₀，对在主副簧接触点受力情况下的第m片抛物线型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x‑CDz进行计算，即$\begin{array}{c}{G}_{x-{\mathrm{CD}}_z}=\frac{4(L_M-l_{2M})(L_M^2-3L_M{l}_0+L_M{l}_{2M}+3l_0^2-3l_0{l}_{2M}+l_{2M}^2)}{Eb}-\frac{4{(l_0-l_{2M}{\beta }_m^2)}^3}{{\mathrm{Eb\beta }}_m^3}-\\ \frac{12l_{2M}}{Eb}[4l_0{l}_{2M}(1-{\beta }_m)+2l_0^2(1-\frac{1}{{\beta }_m})+\frac{2l_{2M}^2({\beta }_m^3-1)}{3}];\end{array}$(5)端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的副簧刚度K_AT设计：根据少片抛物线型变截面主副簧的复合刚度设计要求值K_MAT，主簧片数m，各片主簧根部平直段的厚度h_2M，步骤(1)中计算所得到的前m‑1片主簧的端部变形系数G_x‑Di，i＝1,2，…,m‑1，步骤(2)中计算所得到的G_x‑CD，步骤(3)中计算所得到的G_x‑Dzm，及步骤(4)中计算所得到的G_x‑CDz，对端部接触式少片抛物线型变截面主副簧的副簧刚度K_AT进行设计，即$K_{AT}=\frac{(K_{MAT}-\underset{i=1}{\overset{m-1}{\Sigma }}\frac{2h_{2M}^3}{G_{x-Di}})G_{x-Dm}{h}_{2M}^3-2h_{2M}^6}{(K_{MAT}-\underset{i=1}{\overset{m-1}{\Sigma }}\frac{2h_{2M}^3}{G_{x-Di}})(G_{x-D_{z}m}{G}_{x-CD}-G_{x-Dm}{G}_{x-{\mathrm{CD}}_z})+G_{x-{\mathrm{CD}}_z}2h_{2M}^3}.$