斜线型少片主簧在端部平直段与副簧间隙的设计方法

摘要

本发明涉及斜线型少片主簧在端部平直段与副簧间隙的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片斜线型变截面主簧的结构尺寸、弹性模量，首先确定出各片主簧的端点变形系数，及第N片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-CD；然后，根据副簧起作用载荷，各片主簧的端点变形系数，得到第N片主簧的端点力F_N；随后，根据第N片主簧的根部厚度h₂、F_N、及G_x-CD，对主簧在端部平直段与副簧触点之间的主副簧间隙进行设计。通过仿真验证可知，利用方法可得到准确可靠的斜线型少片变截面主簧在端部平直段与副簧间隙的设计值，提高产品设计水平和性能及车辆平顺性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

主权项

斜线型少片主簧在端部平直段与副簧间隙的设计方法，其中，主簧的变截面为斜线型，斜线型少片主簧的一半对称结构由根部平直段、斜线段和端部平直段三段构成，且各片主簧的端部平直段非等构，即第1主簧片的端部平直段的厚度和长度，大于其他各片的厚度和长度；副簧触点与第N片主簧的端部平直段之间设有一定的主副簧间隙δ，以满足副簧起作用载荷的设计要求；在主簧的各片结构参数、材料特性参数、副簧长度、副簧起作用载荷给定情况下，对斜线型少片变截面主簧在端部平直段与副簧触点之间的主副簧间隙进行设计，具体设计步骤：(1)各片斜线型变截面主簧的端点变形系数G_x‑Di计算：根据少片斜线型变截面主簧的一半长度L，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半l₃，斜线段的根部到主簧端点的距离l₂＝L‑l₃，第i片主簧的斜线段的厚度比β_i，其中，i＝1,2,…,N，N为主簧片数，对各片斜线型变截面主簧的端点变形系数G_x‑Di进行计算，即$G_{x-Di}=\frac{4}{Eb}\left(L^3-l_2^3\right)+\frac{6l_2^3{\left({\beta }_i+1\right)}^2\left[3\left({\beta }_i-1\right)-2{\mathrm{ln\beta }}_i\left(1+{\beta }_i\right)\right]}{Eb}+\frac{4{\beta }_i^3{l}_2^3}{Eb},i=1,2,\mathrm{...},N;$(2)第N片斜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：根据少片斜线型变截面主簧的一半长度L，宽度b，弹性模量E，斜线段的根部到主簧端点的距离l₂，第N片主簧的斜线段的厚度比β_N，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，对第N片斜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进行计算，即$\begin{array}{c}{G}_{x-CD}=\frac{4L^3+22l_2^3\left({\beta }_N^3-1\right)+6l_2^3\left[3{\beta }_N\left({\beta }_N-1\right)-2\left(1+{\beta }^3\right){\mathrm{ln\beta }}_N-6{\beta }_N\left(1+{\beta }_N\right){\mathrm{ln\beta }}_N\right]}{Eb}+\\ \frac{2\left[l_0^3+3{\beta }_N^2\left(l_2^2{\beta }_N^2-L^2{\beta }_N-l_2^2\right)l_0\right]}{{\mathrm{Eb\beta }}_N^3};\end{array}$(3)副簧起作用载荷下的第N片斜线型变截面主簧的端点力F_N计算：I步骤：根据少片斜线型变截面主簧的根部平直段的厚度h₂，及步骤(1)中计算得到的各片斜线型变截面主簧的端点变形系数G_x‑Di，确定各片斜线型变截面主簧的一半刚度K_Mi，即$K_{Mi}=\frac{h_2^3}{G_{x-Di}},i=1,2,...,N;$II步骤：根据所要求的副簧起载荷的一半即单端点载荷P，及I步骤中所确定的各片斜线型变截面主簧的一半刚度K_Mi，对副簧起作用载荷下的第N片斜线型变截面主簧的端点力F_N进行计算，即$F_N=\frac{K_{MN}P}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{K}_{Mi}},i=1,2,\mathrm{...},N,$式中，K_MN为第N片斜线型变截面主簧的一半刚度；(4)斜线型变截面主簧在端部平直段与副簧触点之间的主副簧间隙δ设计：根据斜线型变截面主簧的根部平直段的厚度h₂，II步骤中计算得到的第N片斜线型变截面主簧的端部力F_N，及步骤(2)中计算得到的第N片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x‑CD，对少片斜线型变截面主簧在端部平直段与副簧触点之间的主副簧间隙δ进行设计，即$\delta =G_{x-CD}\frac{F_N}{h_2^3}.$