端部接触式少片根部加强型主副簧端点力的确定方法
【专利摘要】本发明涉及端部接触式少片根部加强型主副簧端点力的确定方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据端部接触式少片根部加强型主副簧的各片主簧和副簧的结构参数、主副簧间隙、弹性模量、主副簧所受载荷，对各片主簧和各片副簧的端点力进行确定。通过实例及仿真验证可知，该发明所提供的端部接触式少片根部加强型主副簧端点力的确定方法是正确的，可得到准确可靠的各片主簧和副簧的端点力，为端部接触式少片根部加强型主副簧的设计、复合刚度验算、应力强度校核奠定了重要技术基础，利用该方法可提高端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的设计水平、产品质量和使用寿命及车辆行驶平顺性；同时，还可降低设计及试验费用，加快产品开发速度。
【专利说明】
端部接触式少片根部加强型主副簧端点力的确定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是端部接触式少片根部加强型主副簧端点力 的确定方法。
【背景技术】
[0002] 为了满足车辆悬架在不同载荷下的变刚度设计要求，通常将少片变截面钢板弹簧 设计为主副簧，其中，主簧与副簧触点之间设计有一定的主副簧间隙，确保当载荷大于副簧 起作用载荷后，主副簧接触而一起共同工作。由于第1片主簧的受力复杂，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片主簧的端部平直段的厚度 和长度大于他各片主簧的厚度和长度，即大都采用端部非等构的少片变截面主副；同时，为 了加强少片抛物线型变截面主副簧的应力强度，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簧。另外，由于为了满足主副簧不同复合刚度 的设计要求，通常采用不同长度的副簧，即主簧与副簧的接触位置也不同，因此，主副簧可 分为端部接触式和非端部接触式，其中，在副簧根部平直段厚度及片数给定情况下，端部接 触式主副簧的复合刚度大于非端部接触式的复合刚度。主副簧接触一起工作时，第m片主簧 除了受端点力之外，还受到副簧触点的支撑力的作用，致使少片变截面主副簧的变形及内 力计算非常复杂。少片变截面主副簧端点力的计算，是制约少片变截面主副簧设计、刚度计 算、应力强度校核的关键问题。然而，由于主簧的端部平直段非等构、根部斜线加强段、主副 簧长度不相等、主副簧的变形及内力分析计算非常复杂，因此，对于端部接触式少片根部加 强型变截面主副簧，先前一直未能给出主副簧端点力的计算方法。目前大都是忽略主副簧 不等长的影响，直接依据各片主簧和副簧的刚度对各片主簧和副簧的端点力进行近似计 算，因此，不能满足端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的精确设计和分析计算的要 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簧端点力的确定方 法，满足车辆行业快速发展及对少片抛物线型变截面主副钢板弹簧精确设计和分析计算的 要求，提高少片抛物线型变截面主副簧的设计水平、产品质量和性能，确保满足主副簧复合 刚度及应力强度的设计要求，提高车辆行驶平顺性；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主副簧端点力的确定方法，其确定流程图，如图1所示。 端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的一半结构示意图，如图2所示，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；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和 副簧3之间，均设有根部垫片2,主簧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，以防止工作时产生摩擦噪声。其中，主簧1和副簧3的宽度为b，安装 间距的一半为13,弹性模量为E，斜线段的长度为Al;主簧的一半长度为Lm，主簧斜线段的根 部到主簧端点的距离为12M，主簧斜线段的端部到主簧端点的距离为hMp;主簧片数为m，各片 主簧的根部平直段的厚度为h 2M，斜线段的端部平直段的厚度为h2Mp，斜线段的厚度比γΜ = ImlpA2M;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，大于其 他各片主簧的端部平直段的厚度和长度;主各片簧的端部平直段的厚度为hu，抛物线段的 厚度比为^=ImAi 2Mp，端部平直段的长度/丨,=/?,7/:%，? = 1，2，…，m。
[0004] 副簧的一半长度为La，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离为12A，副簧斜线段的 端部到副簧端点的距离为1 2AP;副簧片数为n，各片副簧的根部平直段的厚度为h2A，斜线段的 端部厚度为h2Ap，斜线段的厚度比y A=h2Ap/h2A;各片副簧的端部平直段的厚度为hAlj，抛物 线段的厚度比为0Aj = hAij/h2AP，端部平直段的长度/ai/·= Ai, ^Ap，i = 1，2，…，n。
[0005] 副簧3的一半长度La小于主簧1的一半长度Lm，副簧触点与主簧端点的水平距离为 1〇;主簧1与副簧3之间的主副簧间隙为δ，当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧触点与主簧 端部平直段内某点相接触；当主副簧端部接触之后，各主簧和副簧的端点力不相等，第m片 主簧除了受端点力之外，还在主副簧接触点处受副簧触点支撑力的作用。在各片主簧和副 簧的结构参数、弹性模量及主副所受载荷给定情况下，对端部接触式少片根部加强型主副 簧的各片主簧和副簧的端点力进行确定。
[0006] 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主副簧端点力 的确定方法，其特征在于采用以下确定步骤：
[0007] (1)端点受力情况下的各片根部加强型变截面主簧的端点变形系数Gx-E1计算：
[0008] 根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度Lm，宽度b，斜线段长度△ 1，弹性模量 E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离I2mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离12M，主 簧斜线段的厚度比γ Μ，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段的厚度比&，i = l，2,…，m， 对端点受力情况下的各片主簧的端点变形系数Gx-^进行计算，即
[0009]
[0010] (2)端点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点 的变形系数Gx-DE的计算：
[0011] 根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度Lm，宽度b，斜线段长度△ 1，弹性模量 E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离12MP，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离12M，主 簧斜线段的厚度比γ Μ，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比K，副簧触点与主 簧端点的水平距离1〇,对端点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变 形系数G x-DE进行计算，SP
[0012]
[0013] (3)主副簧接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧的端点变形系数 6^_计算:根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度Lm，宽度b，斜线段长度Δ1，弹性模 量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离I aip，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离12M， 主簧斜线段的厚度比γΜ，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比K，副簧触点与 主簧端点的水平距离1〇,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6^^?进 行计算，即 [0014]
[0015] (4)主副簧接触点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形 系数Gx-DEz计算：
[0016] 根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度LM，宽度b，斜线段长度Δ 1，弹性模量 E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离1 2M，主 簧斜线段的厚度比YM，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比K，副簧触点与主 簧端点的水平距离1〇,对主副簧接触点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触 点处的变形系数G x-DEz进行计算，BP
[0017]
[0018] (5)各片根部加强型变截面副簧的端点变形系数Gx-EZU及η片叠加副簧的总端点变 形系数G x-EAT计算：
[0019] 根据少片根部加强型变截面副簧的一半长度La，宽度b，斜线段的长度Δ1，弹性模 量E，副簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l 2Ap，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离12A， 副簧斜线段的厚度比YA，副簧片数n，其中，第j片副簧的抛物线段的厚度比fty，j = l，2r··， η，对各片副簧的端点变形系数Gx-EAj进行计算，BP
[0020]
[0021 ]根据副簧片数η及各片根部加强型变截面副簧的端点变形系数Gx-EAj，对η片叠加副 簧的总端点变形系数Gx-EAT进行计算，即
[0022]
[0023] (6)端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的各片主簧和副簧的一半刚度计 算：
[0024] I步骤:主副簧接触之前的各片主簧的一半刚度KMi计算：
[0025] 根据主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度1!2[?，及步骤(1)中计算得到的Gx- El， 可对主副簧接触之前的各片主簧的一半刚度1^进行计算，即
[0026]
[0027] U步骤：王則黄按W乙后的合斤王黄的一半刚度KMAi计算：
[0028] 根据主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，各片副簧的根部平直段的厚度 h2A，步骤⑴中计算得到的6^，步骤⑵中计算得到的G x-DE，步骤⑶中计算得到的Gx-Ezm，步 骤⑷中计算得到的Gx- DEz，及步骤(5)中计算得到的GX-EAT，对主副簧接触之后的各片主簧的 一半刚度Kma 1进行计算，BP
[0029]
[0030] III步骤:各片副簧的一半刚度KAj计算：
[0031] 根据副簧片数n，各片副簧的根部平直段的厚度1^，及步骤（5)中计算得到的 Gx-E^，对各片副簧的一半刚度Kz u进行计算，BP
[0032]
[0033] (7)端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的各片主簧和副簧端点力的确定：
[0034] i步骤:g[J簧起作用载荷Pk的计算：
[0035] 根据主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，主副簧间隙δ，及I步骤中计算 得到的KMi，步骤(2)中计算得到的G x-DE，对副簧起作用载荷Pk进行计算，即
[0036]
[0037 ] i i步骤:各片主簧的端点力Pi的确定：
[0038]根据少片根部加强型变截面主副簧所受载荷的一半即单端点载荷P，i步骤中计算 得到的
[0039] Ρκ，I步骤中计算得到的Km1，及II步骤中计算所得到的KMAl，对各片主簧的端点力P 1 进行确定，BP
[0040]
[00411 其中，当PSPk时，Pi为主副黄禾接触，即1 乂主黄起作用情况卜的谷片主簧的端点 力；当Ρ>Ρκ/2时，P1为主副簧接触，即主副簧共同起作用情况下的各片主簧的端点力；
[0042 ] i i i步骤:各片副簧的端点力PAj的确定：
[0043] 根据少片根部加强型变截面主副簧所受载荷的一半即单端点载荷P，主簧片数m， 各片主簧的根部平直段的厚度h2M，副簧片数n，各片副簧的根部平直段的厚步骤中 计算得到的Pk，步骤(2)中计算得到的G x-DE，步骤(4)中计算得到的Gx-DEz，及步骤(5)中计算 得到的G X-EAT，II步骤中计算所得到的KMAl，及III步骤中计算得到的K/u，对各片副簧的端点 力PAj进行确定，BP
[0044]
[0045] 本发明比现有技术具有的优点
[0046] 由于端部接触式少片根部加强型主副簧的根部具有斜线加强段、端部平直段非等 构、副簧长度与主簧长度不相等，且第m片主簧除了受端点力之外，还受副簧触点支撑力的 作用，主副簧的变形及内力存有耦合，致使各片主簧和副簧端点力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变截面主副簧端点力的计算方法。本发 明可根据端部接触式少片根部加强型主副簧的各片主簧和副簧的结构参数、主副簧间隙、 弹性t旲量及主副黄所承受载何，对端部接触式少片根部加强型主副黄的各片主黄和各片副 簧的端点力进行精确计算。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主副簧的各片主簧和副簧的端点力的计算值，为少片抛 物线型变截面主副簧设计、刚度验算、应力强度校核提供了可靠的技术基础。利用该方法可 提高少片变截面主副钢板弹簧的设计水平、产品质量和性能，确保满足主副簧复合刚度和 应力强度的设计要求，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】
[0047]为了更好地理解本发明，下面结合附图做进一步的说明。
[0048] 图1是端部接触式少片根部加强型主副簧端点力的确定流程图；
[0049] 图2是端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的一半对称结构示意图；
[0050] 图3是实施例的第1片主簧的ANSYS变形仿真云图；
[0051 ]图4是实施例的第2片主簧的ANSYS变形仿真云图；
[0052]图5是实施例的一片副簧的ANSYS变形仿真云图。 具体实施方案
[0053]下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。
[0054]实施例:某端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的宽度b = 60mm，安装间距的 一半l3 = 55mm，斜线段的长度Δ l = 30mm，弹性模量E = 200GPa。主簧片数m = 2,主簧的一半 长度1^=5751111]1，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离1^[1) = 1^-13-八1 = 4901111]1，主簧斜线 段的根部到主簧端点的距离l2M=LM-l3 = 520mm;各片主簧的根部平直段厚度h2M=llmm，主 簧斜线段的端部厚度haip = 10.23mm，主簧斜线段的厚度比γ M = h2MP/h2M = 0.93;第1片主簧 的端部平直段的厚度hn = 7mm，第1片主簧的抛物线段的厚度比^1 = ImAmp = O.69;第2片主 簧的端部平直段的厚度hi2 = 6mm，第2片主簧的抛物线段的厚度比02 = hi2/h；MP = O.59<^[^ 片数η= 1，该片副簧的一半长度La= 525mm，副簧触点与主簧端点的水平距离Iq = Lm-La = 50mm，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离Imp = La-I3-Al = 440mm，副簧斜线段的根部 至1J副簧端点的距离12A=La- 13 = 470mm; g橫根部平直段的厚度h2A = 14mm，g橫斜线段的端 部厚度Imp = 13mm，副簧斜线段的厚度比YA=h2AP/h2A=0.93;该片副簧的端部平直段的厚 度h Al I = 8mm，副簧抛物线段的厚度比βΑ? = h Al I /h 2 Ap = 0 · 6 2;主副簧间隙δ = 4 7 · 91 mm。在主副 簧所受载荷的一半即单端点载荷P = 3040N情况下，对该端部接触式少片根部加强型变截面 主副簧的各片主簧和副簧的端点力进行确定。
[0055]本发明实例所提供的端部接触式少片根部加强型主副簧端点力的确定方法，其确 定流程如图1所示，具体确定步骤如下：
[0056] (1)端点受力情况下的各片根部加强型变截面主簧的端点变形系数Gx-E 1计算：
[0057]根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度LM = 575mm，宽度b = 60mm，斜线段的 长度Λ I = 30mm，弹性模量E = 200GPa，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离12MP = 490mm， 主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l2M = 520mm，主簧斜线段的厚度比γΜ=0.93,主簧片 数m = 2,其中，第1片主簧的抛物线段的厚度比fo = 0.69,第2片主簧的抛物线段的厚度比β2 = 0.59,对端点受力情况下的第1片主簧和第2片主簧的端点变形系数Gx-EdPGx-E 2分别进行 讦管.即
[0060] (2)端点受力情况下的第m片根部加强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-DE计算：
[0061] 根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度LM = 575mm，宽度b = 60mm，斜线段的 长度Λ I = 30mm，弹性模量E = 200GPa，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离12MP = 490mm， 主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l2M = 520mm，主簧斜线段的厚度比γΜ=0.93,主簧片 数m=2,其中，第2片主簧的抛物线段的厚度比β 2 = 0.59,副簧触点与主簧端点的水平距离I0 = 50mm，对端点受力情况下的第2片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数Gx-DE进 行计算，即
[0063] (3)主副簧接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧的端点变形系数 Gx-ez2计算:根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度Lm=575mm，宽度b = 60mm，斜线段的 长度Λ I = 30mm，弹性模量E = 200GPa，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离12MP = 490mm， 主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l2M = 520mm，主簧斜线段的厚度比γΜ=0.93,主簧片 数m=2,其中，第2片主簧的抛物线段的厚度比β 2 = 0.59,副簧触点与主簧端点的水平距离I0 =50_，对主副簧接触点受力情况下的第2片主簧的端点变形系数6\^进行计算，即
[0064]
[0066] (4)主副簧接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧在端部平直段与副 簧接触点处的变形系数Gx-DEz计算：
[0067]根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度LM = 575mm，宽度b = 60mm，斜线段的 长度Λ I = 30mm，弹性模量E = 200GPa，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离12MP = 490mm， 主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l2M = 520mm，主簧斜线段的厚度比γΜ=0.93,主簧片 数m=2,其中，第2片主簧的抛物线段的厚度比β 2 = 0.59,副簧触点与主簧端点的水平距离I0 = 50mm，对主副簧接触点受力情况下的第2片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系 数6^2进行计算，即
[0068]
[0069] (5)各片根部加强型变截面副簧的端点变形系数Gx-EAj及η片叠加副簧的总端点变 形系数G x-EAT计算：
[0070] 根据少片根部加强型变截面副簧的一半长度LA = 525mm，宽度b = 60mm，斜线段的 长度Λ I = 30mm，弹性模量E = 200GPa，g[J簧抛物线段的根部到副簧端点的距离12Ap = 440mm， 副簧斜线段的根部到副簧端点的距离l2A = 470mm，副簧斜线段的厚度比γ A=0.93,副簧片 数η = 1，该片副簧的抛物线段的厚度比βΑ1 = 0.62,对端点受力情况下的该片副簧的端点变 形系数Gx-EA1进行计算，SP
[0071]
[0072] 根据副簧片数n=l，该片根部加强型变截面副簧的端点变形系数GX-EA1，对η片叠加 副簧的总端点变形系数G x-EAT计算
[0073]
[0074] (6)端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的各片主簧和副簧的一半刚度计 算：
[0075] I步骤:主副簧接触之前的各片主簧的一半刚度Km1计算：
[0076] 根据主簧片数m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M=llmm，及步骤(1)中计算得 至Ij的Gx- ￡1 = 107.531111114/财1-￡2 = 113.421111114/^，可对主副簧接触之前的第1片主簧和第2片 主簧的一半刚度KmJPK m2分别进行计算，即
[0077]
[0078]
[0079] II步骤:主副簧接触之后的各片主簧的一半刚度Kma1计算：
[0080] 根据主簧片数m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M=llmm，该片副簧的根部平 直段的厚度 Im= 14mm，步骤（1)中计算得到的 Gx-Ei = 107.53mm4/N 和 Gx-E2 = 113.42mm4/N，步 骤(2)中计算得到的Gx-DE = 94.37mm4/N，步骤(3)中计算得到的Gx-EZ2 = 94.37mm4/N，步骤(4) 中计算得到的Gx-DEz = 79.78mm4/N，及步骤(5)中计算得到的Gx-eat = 98.36mm4/N，可对主副簧 接触之后第1片主簧和第2片主簧的一半刚度KmaJPKma2分别进行计算，即
[0081]
[0082]
[0083] III步骤:各片副黃的一半刚度Kzu计算：
[0084] 根据副簧片数η= 1，该片副簧的根部平直段的厚度h2A= 14mm，及步骤(5)中计算所 得到的Gx-EA1 = 98.36mm4/N，对该片根部加强型变截面副簧的一半刚度1^进行计算，即
[0085]
[0086] (7)端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的各片主簧和副簧端点力的确定：
[0087] i步骤:g[J簧起作用载荷Pk计算：
[0088] 根据主簧片数m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M= 11mm，主副簧间隙δ = 47.91mm，I步骤中计算所得到的Kmi = 12 · 38N/mm和Km2 = 11 · 74N/mm，步骤(2)中计算所得到 的Gx-DE = 94.37mm4/N，对副簧起作用载荷Pk进行计算，即
[0089]
[0090 ] i i步骤:各片主簧的端点力Pi的确定：
[0091] 根据少片根部加强型变截面主副簧所受载荷的一半即单端点载荷P = 3040N，主簧 片数m = 2，i步骤中计算得到的Pk = 2777N，I步骤中计算得到的Kmi= 12.38N/mm和Km2 = 11.74N/mm，及II步骤中计算所得到的Kmai= 12.38N/mm和Kma2 = 30.55N/mm，对第1片主簧和 第2片主簧的端点力？1和内进行确定，即
[0092]
[0093]
[0094 ] i i i步骤:各片副簧的端点力PAj的确定：
[0095]根据少片根部加强型变截面主副簧所受载荷的一半即单端点载荷P = 3040N，主簧 片数m=2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M=llmm;副簧片数n = l，该片副簧的根部平直段 的厚度h2A= 14mm，i步骤中计算得到的Pk = 2777N，步骤(2)中计算得到的Gx-DE = 94.37mm4/N， 步骤(4)中计算得到的Gx-dez = 79 · 78mm4/N，及步骤(5)中计算得到的Gx-εατ = 98· 36mm4/N，II 步骤中计算所得到的Kmai = 12 · 38N/mm和Kma2 = 30 · 55N/mm，及III步骤中计算得到的Και = 27 · 90N/mm，对该片副簧的端点力Pai进行计算，BP
[0096]
[0097] 利用ANSYS有限元仿真软件，根据该端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的 各片主簧和副簧的结构参数和材料特性参数，建立一半对称结构主副簧的ANSYS仿真模型， 划分网格，设置副簧端点与主簧接触，并在仿真模型的根部施加固定约束，在弹簧端点施加 集中载荷F = P_PK/2 = 1651.5N，对该少片根部加强型变截面钢板弹簧的主副簧的变形进行 ANSYS仿真，所得到的第1片主簧的ANSYS变形仿真云图，如图3所示;第2片主簧的ANSYS变形 仿真云图，如图4所示；1片副簧的ANSYS变形仿真云图，如图5所示，其中，第1片主簧在端点 位置处的最大变形量f M1 = 38.25mm、第2片主簧在端点位置处的最大变形量f M2 = 38.25mm、 第1片副簧在端点位置处的最大变形量f Al = 31.34mm。
[0098] 可知，在相同载荷情况下，该钢板弹簧第1片和第2片主簧、及第1片副簧最大变形 的ANSYS仿真验证值fMAi = 38.25mm、fMA2 = 38.25mm、fAi = 31.34mm，分别与变形解析计算值
[0099]
[0100]
[0101]
[0102] 相吻合，相对偏差分别为0.58%、0.58%、0.51 % ;结果表明该发明所提供的端部 接触式少片根部加强型主副簧端点力的确定方法是正确的，所得到的各片主簧和副簧的端 点力是准确、可靠的。
【主权项】
1.端部接触式少片根部加强型主副黃端点力的确定方法，其中，根部加强型变截面钢 板弹黃的一半对称结构是由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直段4段构成，各片主 黃的端部平直段是非等构的，即第1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;副黃长度小于主黃长度，当载荷大于副黃起作用载荷时，副黃 触点与主黃端部平直段内某点相接触;主副黃接触之后，主副黃各片的端点受力不相同，且 与副黃相接触的1片主黃除了受端点力之外，还受副黃接触点的支撑力;在各片主副黃的结 构参数、弹性模量、主副黃间隙及主副所承受载荷给定情况下，对端部接触式少片根部加强 型变截面主副黃的各片主黃和副黃的端点力进行确定，具体确定步骤如下： (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： 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Δ1，弹性模量E，主 黃抛物线段的根部到主黃端点的距离12MP，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扣，1 = 1，2，-，，111，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(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的变 形系数Gx-DE的计算： 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Δ1，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β。，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(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Δ1，弹性模量E，主 黃抛物线段的根部到主黃端点的距离12MP，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β。，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片主黃的端点变形系数Gx-Ezm进行计算， 良π(4) 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Δ1，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β。，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(5) 各片根部加强型变截面副黃的端点变形系数Gx-ew及η片叠加副黃的总端点变形系 数Gx-EAT计算： 根据少片根部加强型变截面副黃的一半长度La,宽度b，斜线段的长度Δ1，弹性模量E， 副黃抛物线段的根部到主黃端点的距离l2Ap，副黃斜线段的根部到副黃端点的距离12A，副黃 斜线段的厚度比TA，副黃片数n，其中，第j片副黃的抛物线段的厚度比^0 = 1，2^''，11，对 各片副黃的端点变形系数Gx-ew进行计算，即根据副黃片数η及各片根部加强型变截面副黃的端点变形系数Gx-ew，对η片叠加副黃的 总端点变形系数Gx-EAT进行计算，即(6) 端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的各片主黃和副黃的一半刚度计算： I步骤:主副黃接触之前的各片主黃的一半刚度Kmi计算： 根据主黃片数m，各片主黃的根部平直段的厚度h2M，及步骤(1)中计算得到的Gx-Ei，可对 主副黃接触之前的各片主黃的一半刚度Kmi进行计算，即II步骤:主副黄接触之后的各片主黄的一半刚度KMAi计算： 根据主黃片数m，各片主黃的根部平直段的厚度h2M，各片副黃的根部平直段的厚度h2A， 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-ez"，步骤 (4)中计算得到的Gx-DEz，及步骤巧）中计算得到的Gx-eat，对主副黃接触之后的各片主黃的一 半刚度Kmai进行计算，即III步骤:各片副黃的一半刚度Kw计算： 根据副黃片数n，各片副黃的根部平直段的厚度h2A，及步骤(5)中计算得到的Gx-ew，对各 片副黃的一半刚度Kw进行计算，即(7) 端部接触式少片根部加强型变截面主副黄的各片主黄和副黄端点力的确定： i步骤:副黃起作用载荷Ρκ的计算： 根据主黃片数m，各片主黃的根部平直段的厚度h2M，主副黃间隙δ，及I步骤中计算得到 的Κμι，步骤(2)中计算得到的Gx-de，对副黃起作用载荷Ρκ进行计算，即ii步骤:各片主黃的端点力Pi的确定： 根据少片根部加强型变截面主副黃所受载荷的一半即单端点载荷P，i步骤中计算得到 的Ρκ，Ι步骤中计算得到的Kmi，及II步骤中计算所得到的Kmai，对各片主黃的端点力P进行确 定，即其中，当P非κ时，Pi为主副黃未接触，即仅主黃起作用情况下的各片主黃的端点力；当P 〉Ρκ/2时，Pi为主副黃接触，即主副黃共同起作用情况下的各片主黃的端点力； iii步骤:各片副黄的端点力PAj的确定： 根据少片根部加强型变截面主副黃所受载荷的一半即单端点载荷P，主黃片数m，各片 主黃的根部平直段的厚度h2M，副黃片数n，各片副黃的根部平直段的厚度h2A，i步骤中计算 得到的Ρκ，步骤(2)中计算得到的Gx-de，步骤(4)中计算得到的Gx-dez，及步骤(5)中计算得到 的Gx-eat，II步骤中计算所得到的Kmai，及III步骤中计算得到的Kw，对各片副黃的端点力Paj 进行确定，即
【文档编号】G06F17/50GK105844062SQ201610269197
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】周长城, 王凤娟, 于曰伟, 赵雷雷, 汪晓, 刘灿昌, 袁光明
【申请人】山东理工大学