汽车等强度叠加钢板弹簧的拆分设计方法

摘要

本发明涉及汽车等强度叠加钢板弹簧的拆分设计方法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。先前钢板弹簧大都是采用图解法或ANSYS仿真验证法，不能满足车辆悬架等强度叠加钢板弹簧CAD设计要求。该发明特征在于：根据车辆单轮钢板弹簧一端所承受的载荷，设计出汽车等强度单片变厚度曲面钢板弹簧的最大厚度，然后利用等效原理及等应力强度条件设计要求，对汽车等强度叠加钢板弹簧进行拆分设计，从而设计得到汽车等强度叠加钢板弹簧各片的厚度和长度。利用本发明可准确、可靠地对汽车等强度叠加钢板弹簧进行拆分设计，并且还可降低设计及试验费用，为钢板弹簧的设计奠定了重要的设计技术和方法。

主权项

汽车等强度叠加钢板弹簧的解析拆分设计方法，其具体设计步骤如下：(1)等强度单片变厚度曲面钢板弹簧最大厚度的计算:根据车辆单轮钢板弹簧一端承受的载荷F_W，等强度钢板弹簧的一半长度l₁，宽度b，所要求的安全许用应力[σ]，及等强度单片变厚度曲面钢板弹簧的力学模型，确定等强度单片变厚度曲面钢板弹簧的最大厚度h_Amax，具体步骤如下：1)根据车辆单轮钢板弹簧一端承受的载荷F_W，等强度钢板弹簧的一半长度l₁，宽度b，所要求的安全许用应力[σ]，及等强度单片变厚度曲面钢板弹簧的力学模型，确定等强度单片变厚度曲面钢板弹簧任意位置x处的厚度h(x)，即：$h\left(x\right)=\sqrt{\frac{{6F}_W(l_1-x)}{b\left[\sigma \right]}};$2)根据步骤1)中所确定的等强度单片变厚度曲面钢板弹簧任意位置x处的厚度h(x)，确定等强度单片变厚度曲面钢板弹簧在安装中心处，即在x＝0处的最大厚度h_Amax，即：$h_{A\max }=\sqrt{\frac{{6F}_W{l}_1}{b\left[\sigma \right]}};$(2)等强度叠加钢板弹簧各片厚度的设计和长度的设计：I：在钢板弹簧厚度系列中，选取第1片钢板弹簧的设计厚度h1，其中h₁<h_Amax；第1片钢板弹簧的设计长度L₁为悬架钢板弹簧的总跨度，即L₁等于一半跨度l₁的两倍，L₁＝2l₁；II：在钢板弹簧厚度系列中选取第2片钢板弹簧的设计厚度h₂，且重叠部分的当量厚度根据许用应力[σ]，确定第2片钢板弹簧的一半长度的理论设计值将l₂′圆整为l₂，得到第2片钢板弹簧的设计长度L₂＝2l₂；若h_2e≥h_Amax，则拆分完毕；III：在钢板弹簧厚度系列中选取第3片钢板弹簧的设计厚度h₃，且重叠部分的当量厚度根据许用应力[σ]，设计第3片钢板弹簧的一半长度的理论设计值将l₃′圆整为l₃，得到第3片钢板弹簧的设计长度L₃＝2l₃；若h_3e≥h_Amax，则拆分完毕，否则执行A步骤；A：在钢板弹簧厚度系列中选取第i片钢板弹簧的设计厚度h_i，且重叠部分的当量厚度根据许用应力[σ]，设计第i片钢板弹簧的一半长度的理论设计值将l_i′圆整为l_i，确定第i片钢板弹簧的设计长度L_i＝2l_i；若h_ie≥h_Amax，则拆分完毕；否则，令i＝i+1，重复执行A步骤，直到当i+1＝n，h_ne≥h_Amax时，拆分完毕；(3)对所设计的等强度叠加钢板弹簧进行ANSYS变形仿真验证:根据车辆单轮钢板弹簧一端承受的载荷F_W，1)步骤中所确定的等强度单片变厚度曲面钢板弹簧，及步骤(2)中拆分设计所得到的叠加钢板弹簧，利用ANSYS有限元分析软件，建立相应模型，进行静力学变形仿真分析，具体步骤如下：a：等强度单片变厚度曲面钢板弹簧的ANSYS建模与仿真:根据车辆单轮钢板弹簧一端所承受的载荷F_W，及1)步骤中所确定的等强度单片变厚度曲面钢板弹簧，利用ANSYS有限元分析软件，建立等强度单片变厚度曲面钢板弹簧的仿真模型，进行静力学变形仿真分析；b：等强度叠加钢板弹簧的ANSYS建模与仿真:根据车辆单轮钢板弹簧一端所承受的载荷F_W，及步骤(2)中拆分设计所得到的等强度叠加钢板弹簧，利用ANSYS有限元分析软件，建立等强度叠加钢板弹簧的仿真模型，进行静力学变形仿真分析；c：设计等强度叠加钢板弹簧的仿真结果对比验证：根据b步骤中所得到的等强度叠加钢板弹簧的变形仿真结果，与a步骤中所得到的等强度单片变厚度曲面钢板弹簧的变形仿真结果，进行比较，若两者相吻合，则表明所设计的等强度叠加钢板弹簧是合理的，满足实际工程等强度叠加钢板弹簧的设计要求及应用。