非端部接触式少片端部加强型主副簧的副簧刚度设计方法与流程

本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是非端部接触式少片端部加强型主副簧的副簧刚度设计方法。

背景技术：
少片变截面钢板弹簧因具有重量轻、片间摩擦小、噪声小等优点，被广泛应用在车辆钢板弹簧悬架系统中。为了满足加工工艺、应力强度、刚度及吊耳厚度的设计要求，在实际工程应用过程中，通常将少片变截面钢板弹簧设计为非端部接触式少片端部加强型变形截面主副簧形式。副簧的刚度大小不仅影响主副簧的复合刚度及车辆行驶平顺性，同时还决定副簧结构参数的设计。然而，由于该形式的少片变截面主副簧的结构复杂，各片主簧的端部平直段非等构，副簧长度小于主簧长度，且当载荷大于副簧起作用载荷主副簧接触之后，副簧触点与主簧抛物线段内某点想接触，各片主副簧的内力及变形存有耦合，其分析计算非常复杂，目前国内外一直未曾给出可靠的非端部接触式少片端部加强型主副簧的副簧刚度设计方法。先前大都是忽略各片主簧的端部非等构，并且将主副簧看作等长，直接利用主副簧的复合刚度设计要求值减去主簧刚度，对副簧刚度进行近似设计，不能满足非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧精确设计及CAD软件开发的要求。因此，必须建立一种准确、可靠的非端部接触式少片端部加强型主副簧的副簧刚度设计方法，满足非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧解析设计及CAD软件开发的要求，提高车辆悬架少片变截面主副簧的设计水平、质量和性能及车辆行驶平顺性；同时，降低产品设计及试验费用，加快产品开发速度。

技术实现要素：
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、可靠的非端部接触式少片端部加强型主副簧的副簧刚度设计方法，设计流程图，如图1所示。非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧为对称结构，主副簧的一半对称结构可看作为悬臂梁，即对称中心线为根部固定端，主簧的端部受力点和副簧的触点分别作为主簧端点和副簧端点，非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的一半对称结构示意图，如图2所示，其中，包括：主簧1，根部垫片2，副簧3，端部垫片4；主簧1和副簧3的是由根部平直段、抛物线段、斜线段、端部平直段四段构成，斜线段对变截面主副簧的端部起加强作用；主簧1的各片根部平直段之间、副簧3的各片根部平直段之间、及主簧1与副簧3的根部平直段之间，均设有根部垫片2，主簧1的各片端部平直段之间设有端部垫片4，端部垫片的材料为碳纤维复合材料，用来降低弹簧工作时所产的摩擦噪声。主簧1和副簧3的宽度为b，安装间距的一半长度为l3，斜线段的长度为Δl，弹性模量为E。主簧1的一半长度为LM，各片主簧的根部平直段的厚度为h2M，抛物线段的根部到主簧端点的距离为l2M＝LM-l3，主簧片数为m，其中，第i片主簧的抛物线段的端部厚度为h1Mpi，抛物线段的厚度比βi＝h1Mpi/h2M，抛物线段的端部到主簧端点的距离l1Mpi＝l2Mβi2；各片主簧的端部平直段非等构，即第1片主簧的端部平直段的厚度和长度，分别大于其他各片主簧的端部平直段的厚度和长度，各片主簧的端部平直段的厚度和长度分别为h1Mi和l1Mi＝l1Mpi-Δl；斜线段的厚度比γMi＝h1Mi/h1Mpi，i＝1,2,…,m。副簧3的一半长度为LA，副簧触点与主簧端点的水平距离为l0＝LM-LA，副簧触点与主簧抛物线段之间设有主副簧间隙δ；当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧触点与主簧抛物线段内某点相接触，以满足主副簧的复合刚度设计要求。根据各片主簧的结构参数、弹性模量、副簧长度、及主副簧复合刚度设计要求值，对非端部接触式少片端部加强型主副簧的副簧刚度进行设计。为解决上述技术问题，本发明所提供的非端部接触式少片端部加强型主副簧的副簧刚度设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：(1)端点受力情况下的各片端部加强型变截面主簧的端点变形系数Gx-Ei计算：根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度Δl，弹性模量E；主簧的一半长度LM，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段的厚度比βi，第i片主簧斜线段的厚度比γMi，第i片主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l1Mpi，第i片主簧斜线段的端部到第i片主簧端点的距离l1Mi，i＝1,2,…,m，对端点受力情况下的各片主簧的端点变形系数Gx-Ei进行计算，即(2)端点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧在抛物线段与副簧接触点处的变形系数Gx-BC计算：根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，弹性模量E；主簧的一半长度LM，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M，副簧触点与主簧端点的少片距离l0，主簧片数m，对端点受力情况下的第m片主簧在抛物线段与副簧接触点处的变形系数Gx-BC进行计算，即(3)主副簧接触点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧的端点变形系数Gx-Epm计算：根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，弹性模量E；主簧的一半长度LM，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M，副簧触点与主簧端点的少片距离l0，主簧片数m，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Gx-Epm进行计算，即(4)主副簧接触点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧在抛物线段与副簧接触点处的变形系数Gx-BCp计算：根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，弹性模量E；主簧的一半长度LM，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2M，副簧触点与主簧端点的少片距离l0，主簧片数m，对主副簧接触点受力情况下的第m片主簧在抛物线段与副簧接触点处的变形系数Gx-BCp进行计算，即(5)非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的副簧刚度KAT设计：根据主副簧的复合刚度设计要求值KMAT，主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，步骤(1)中计算所得到的Gx-Ei，步骤(2)中计算得到的Gx-BC，步骤(3)中计算得到的Gx-Epm，及步骤(4)中计算得到的Gx-BCp，对非端部接触...