高强度一级渐变刚度板簧最大限位挠度的设计方法与流程

技术特征：

1.高强度一级渐变刚度板簧最大限位挠度的设计方法，其中，板簧采用高强度钢板，各片板簧为以中心穿装孔对称的结构，安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半；通过主簧和副簧的初始切线弧高及渐变间隙，确保满足板簧接触载荷、渐变刚度及在渐变载荷下的悬架偏频保持不变的设计要求，即等偏频型一级渐变刚度板簧悬架；根据最大限位挠度设置一限位装置，在冲击载荷下对板簧起保护作用，防止板簧因受冲击而断裂，增加板簧可靠性和使用寿命；根据主簧夹紧刚度、主副簧复合夹紧刚度、各片主簧的结构参数、首片主簧的一半夹紧长度、开始接触载荷、完全接触载荷及许用应力，对高强度一级渐变刚度板簧最大限位挠度进行设计，具体设计步骤如下：

(1)高强度一级渐变刚度板簧的渐变复合夹紧刚度K_kwP的计算

根据主簧夹紧刚度K_M，开始接触载荷P_k，完全接触载荷P_w，对高强度一级渐变刚度板簧在载荷P∈[P_k,P_w]范围内的渐变复合夹紧刚度K_kwP进行计算，即

$K_{kwP}=\frac{P}{P_k}{K}_M,P\∈\[P_k,P_w\];$

(2)主簧和主副簧的根部重叠部分等效厚度及主簧和副簧的最大板簧厚度的确定：

I步骤：主簧及主副簧的根部重叠部分等效厚度h_Me和h_MAe的确定

根据主簧片数n,各片主簧的厚度h_i，i＝1,2,…,n；副簧片数m,各片副簧的厚度h_Aj，j＝1,2,…,m；对高强度一级渐变刚度板簧的主簧的根部重叠部分等效厚度h_Me和主副簧的根部重叠部分等效厚度h_MAe分别进行确定，即

$h_{Me}=\sqrt[3]{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{h}_i^3},i=1,2,...,n;$

$h_{MAe}=\sqrt[3]{h_{Me}^3+\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{Aj}^3},j=1,2,...,m;$

II步骤：主簧和副簧的最大厚度板簧的厚度h_max和h_Amax的确定

根据主簧片数n，各片主簧的厚度h_i，i＝1，2,...,n；副簧片数m，各片副簧的厚度h_Aj,j＝1，2,...,m，分别确定主簧和副簧的最大厚度板簧的厚度h_max和h_Amax，即

h_max＝max(h_i)；

h_Amax＝max(h_Aj)；

(3)高强度一级渐变刚度板簧的最大许用载荷P_max的确定：

A步骤：基于主簧应力的最大许用载荷P_Mmax的计算

根据高强度一级渐变刚度板簧的宽度b，最大许用应力[σ]；首片主簧的一半夹紧长度L₁，开始接触载荷P_k，步骤(2)的I步骤中计算得到的h_Me和h_MAe，II步骤中所确定的h_max，对基于主簧应力的最大许用载荷P_Mmax进行计算，即

$P_{Mmax}=\frac{h_{MAe}^{3}b\[\mathrm{\σ}\]}{3L_1{h}_{max}}-(\frac{h_{MAe}^3}{h_{Me}^3}-1)P_k;$

B步骤：基于副簧应力的最大许用载荷P_Amax的计算

根据高强度一级渐变刚度板簧的宽度b，最大许用应力[σ]；首片主簧的一半夹紧长度L₁，开始接触载荷P_k，步骤(2)的I步骤中计算得到的h_MAe，II步骤中所确定的h_Amax，对基于副簧应力的最大许用载荷P_Amax进行计算，即

$P_{Amax}=\frac{{\mathrm{bh}}_{MAe}^3\[\mathrm{\σ}\]}{3L_1{h}_{Amax}}+P_k;$

C步骤：高强度一级渐变刚度板簧的最大许用载荷P_maxX的确定

根据A步骤计算得到的P_Mmax，B步骤计算得到的P_Amax，确定高强度一级渐变刚度板簧的最大许用载荷P_maxX，即

P_maxX＝min(P_Mmax,P_Amax)；

(4)高强度一级渐变刚度板簧的最大限位挠度f_Mmax的设计：

根据主簧夹紧刚度K_M1，主副簧的复合夹紧刚度K_MA，开始接触载荷P_k，完全接触载荷P_w，步骤(3)的C步骤中所确定的P_maxX，步骤(1)中计算所得到的K_kwP，对高强度一级渐变刚度板簧的最大限位挠度f_Mmax进行设计，即

$f_{Mmax}=\frac{P_k}{K_M}+{\∫}_{P_k}^{P_w}\frac{dP}{K_{kwP}}+\frac{P_{\max X}-P_w}{K_{MA}}.$