端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及车辆悬架钢板弹黃，特别是端部接触式少片根部加强型副黃根部厚度 的设计方法。
【背景技术】
[0002] 对于少片变截面钢板弹黃，为了满足变刚度的要求，通常将其设计为少片变截面 主副黃。由于少片变截面主黃的第1片其受力复杂，不仅承受垂向载荷，同时还承受扭转载 荷和纵向载荷，因此，实际所设计的第1片主黃的端部平直段的厚度，通常比其他各片主黃 的偏厚一些，即在实际设计和生产中，大都采用端部非等构的少片抛物线型变截面主副钢 板弹黃；同时，为了加强少片抛物线型变截面主副黃的应力强度，通常在根部平直段与抛物 线段之间增设一斜线段，即采用根部加强型的少片变截面主副黃。另外，由于为了满足主副 黃不同复合刚度的设计要求，通常采用不同长度的副黃，即主黃与副黃的接触位置也不同， 因此，主副黃可分为端部接触式和非端部接触式，其中，在副黃根部平直段厚度及片数给定 情况下，端部接触式主副黃的复合刚度大于非端部接触式的复合刚度。副黃根部平直段的 厚度决定主副黃的复合刚度大小，对车辆行驶平顺性具有重要影响;然后，由于主黃端部平 直段非等构，副黃的长度小于主黃的长度，同时，根部设有斜线加强段，因此，端部接触式少 片根部加强型主副黃的根部平直段的厚度设计非常负责，先前一直未能给出副黃厚度设计 方法，无法满足目前车辆行业快速发展及对悬架少片变截面主副钢板弹黃精确设计的要 求。因此，必须建立一种精确、可靠的端部接触式少片根部加强型主副黃的副黃根部平直段 厚度的设计方法，满足车辆行业快速发展及对少片变截面主副钢板弹黃精确设计的要求， 提高变截面钢板弹黃的设计水平、产品质量和性能及车辆行驶平顺性；同时，降低设计及试 验费用，加快产品开发速度。
【发明内容】
[0003] 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、 可靠的端部接触式少片根部加强型副黃根部厚度的设计方法，其设计流程如图1所示。端部 接触式少片根部加强型变截面主副黃为对称结构，可将一半对称结合主副黃看作悬臂梁， 即将对称中屯、线看作一半弹黃的固定根部，将主黃端部受力点和副黃触点受力点分别看作 一半主黃和副黃的端点，其一半对称结构示意图，如图2所示，包括:主黃1，根部垫片2,副黃 3,端部垫片4,主黃1和副黃3的各片是由根部平直段、斜线段、抛物线段、端部平直段四段构 成，其中，斜线段对钢板弹黃根部起加强作用，主黃和副黃的宽度为b，安装间距的一半13， 斜线段的长度为A 1，弹性模量为E。主黃1的各片根部平直段之间、副黃3的各片根部平直段 之间、及主黃1与副黃3之间均设置有根部垫片2;主黃1的各片端部平直段之间设置有端部 垫片4,端部垫片的材料为碳纤维复合材料，W防止工作时产生摩擦噪声。各片主黃的根部 平直段的厚度为h2M，宽度为b，一半长度为Lm,斜线段的根部到主黃端点的距离为12M，斜线段 的端部到主黃端点的距离为l2Mp;各片主黃的斜线段的端部厚度为h2Mp，斜线段的厚度比Tm = h2Mp/h2M;各片主黃的端部平直段非等构，即第I片主黃的端部平直段的厚度和长度，大于 其他各片主黃的端部平直段的厚度和长度;各片主黃的端部平直段的厚度和长度分别为hli 和hi,抛物线段的厚度比为权=1111/1121?。，1 = 1，2^''，111，111为主黃片数。
[0004] 副黃的一半长度为La,副黃斜线段的根部到副黃端点的距离为12A，副黃斜线段的 端部到副黃端点的距离为l2Ap;副黃片数为n，各片副黃的根部平直段的厚度h2A为待设计值， 斜线段的厚度比丫 A = h2Ap/h2A即斜线段的端部厚度为h2Ap= TAlm;各片副黃抛物线段的厚 度比为eW = hAu/h2Ap，端部平直段的厚度为hAU = ewh2Ap，端部平直段的长度/Al广钱,./2Ap，i =1，2,…，n。在各片主黃的结构参数、副黃长度和片数、副黃斜线段的厚度比和抛物线段的 厚度比、弹性模量及主副黃复合刚度设计要求值给定情况下，对端部接触式少片根部加强 型变截面主副黃的副黃根部平直段的厚度进行设计。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明所提供的端部接触式少片根部加强型副黃根部厚度 的设计方法，其特征在于采用W下计算步骤：
[0006] (1)端点受力情况下的各片根部加强型变截面主黃的端点变形系数Gx-Ei计算：
[0007] 根据少片根部加强型变截面主黃的一半长度Lm,宽度b，斜线段长度Al,弹性模量 E，主黃抛物线段的根部到主黃端点的距离l2Mp，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离12M，主 黃斜线段的厚度比TM,主黃片数m，其中，第i片主黃的抛物线段的厚度比0i，i = l，2,…，m， 对端点受力情况下的各片主黃的端点变形系数Gx-Ei进行计算，即
[000引
[0009] (2)端点受力情况下的第m片根部加强型变截面主黃在端部平直段与副黃接触点 处的变形系数Gx-DE计算：
[0010] 根据少片根部加强型变截面主黃的一半长度Lm,宽度b，斜线段长度Al,弹性模量 E，主黃抛物线段的根部到主弹黃端点的距离l2Mp，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离12M， 主黃斜线段的厚度比TM,主黃片数m，其中，第m片主黃的抛物线段的厚度比Pm,副黃触点与 主黃端点的水平距离1〇,对端点受力情况下的第m片主黃在端部平直段与副黃接触点处的 变形系数Gx-DE进行计算，即
[0011]
[0012] (3)主副黃接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主黃的端点变形系数 Gx-Ezm计算:根据少片根部加强型变截面主黃的一半长度Lm,宽度b，斜线段长度Al,弹性模 量E，主黃抛物线段的根部到主黃端点的距离l2Mp，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离12M， 主黃斜线段的厚度比Tm,主黃片数m，其中，第m片主黃的抛物线段的厚度比Pm,副黃触点与 主黃端点的水平距离1〇,对主副黃接触点处受力情况下的第m片主黃的端点变形系数Gx-Ezm 进行计算，即 「00131
[0015] (4)主副黃接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主黃在端部平直段与副 黃接触点处的变形系数Gx-DEz计算：
[0016] 根据少片根部加强型变截面主黃的一半长度Lm,宽度b，斜线段长度Al,弹性模量 E，主黃抛物线段的根部到主黃端点的距离l2Mp，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离12M，主 黃斜线段的厚度比Tm,主黃片数m，其中，第m片主黃的抛物线段的厚度比拉，副黃触点与主 黃端点的水平距离1〇,对主副黃接触点受力情况下的第m片主黃在端部平直段与副黃接触 点处的变形系数Gx-DEz进行计算，即
[00171
[001引（5)端点受力情况下的n片根部加强型变截面叠加副黃的总端点变形系数Gx-EAT计 算：
[0019]根据少片根部加强型变截面副黃的一半长度La,宽度b，斜线段长度Al,弹性模量 E，副黃抛物线段的根部到副黃端点的距离l2Ap，副黃斜线段的根部到副黃端点的距离12A3， 副黃斜线段的厚度比TA,副黃片数n，其中，各片副黃的抛物线段的厚度比齡，对n片叠加副 黃的的总端点变形系数Gx-EAT进行计算，即 [00201
[0021] (6)端部接触式少片根部加强型变截面副黃的根部平直段厚度Im设计：
[0022] 根据主副黃的复合刚度设计要求值Kmat,主黃片数m，各片主黃的根部平直段的厚 度h2M，步骤（1)中计算得到的Gx-Ei,步骤(2)中计算得到的Gx-DE,步骤(3)中计算得到的Gx-Ezm, 步骤(4)中计算得到的Gx-DEz,及步骤(5)中计算得到的Gx-EAT,对该端部接触式少片根部加强 型变截面主副黃的副黃根部平直段的厚度h2A进行设计，即
[0023]
[0024] 本发明比现有技术具有的优点
[0025] 由于端部接触式少片根部加强型主副黃的根部具有斜线加强段、端部平直段非等 构、副黃长度与主黃长度不相等，且第m片主黃除了受端点力之外，还受副黃触点支撑力的 作用，主副黃的变形及内力存有禪合，致使各片主黃和副黃的端点力及变形的分析计算非 常复杂，因此，先前一直未能给出端部接触式少片根部加强型副黃根部厚度的设计方法。本 发明可根据端部接触式少片根部加强型主副黃的各片主黃的结构参数、副黃长度和片数、 副黃斜线段的厚度比和抛物线段的厚度比、弹性模量及主副黃复合刚度设计要求值，对端 部接触式少片根部加强型主副黃的副黃根部平直段厚度进行精确设计。通过设计实例及 ANSYS仿真验证可知，利用该方法可得到准确、可靠的端部接触式少片根部加强型变截面主 副黃的副黃根部平直段厚度的计算值，为端部接触式少片根部加强型变截面副黃根部厚度 设计提供了可靠的设计方法。利用该方法可提高少片变截面主副钢板弹黃的设计水平、产 品质量和性能，确保满足主副黃复合刚度的设计要求，提高车辆行驶平顺性；同时，还可降 低设计及试验费用，加快产品开发速度。
【附图说明】
[0026] 为了更好地理解本发明，下面结合附图做进一步的说明。
[0027] 图1是端部接触式少片根部加强型主副黃的副黃根部厚度的设计流程图；
[0028] 图2是端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的一半对称结构示意图；
[0029] 图3是实施例一端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的ANSYS变形仿真云图；
[0030] 图4是实施例二端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的ANSYS变形仿真云图。 具体实施方案
[0031 ]下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。
[0032] 实施例一:某端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的宽度b = 60mm，斜线段的 长度Al = 30mm，安装间距的一半l3 = 55mm，弹性模量E = 200G化;其中，