非端部接触式少片根部加强型主副簧各片强度的校核方法
【专利摘要】本发明涉及非端部接触式少片根部加强型主副簧各片强度的校核方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据非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、弹性模量、许用应力、副簧起作用载荷及主副簧所受的最大载荷，对各片主簧和各片副簧的应力强度进行校核。通过实例及仿真验证可知，该发明所提供的非端部接触式少片根部加强型主副簧各片强度的校核方法是正确的，利用该方法可得到准确可靠的各片主簧和副簧的最大应力校核值，可提高非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】
非端部接触式少片根部加强型主副簧各片强度的校核方法
技术领域
[0001] 本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是非端部接触式少片根部加强型主副簧各片 强度的校核方法。
【背景技术】
[0002] 少片变截面钢板弹簧与多片叠加钢板弹簧相比，具体节省材料、减轻簧下质量、提 高车辆平顺性和运输效率等优点，引起了国内外车辆专家的高度重视，并且在国外已进行 了广泛的推广和应用。对于少片变截面钢板弹簧，通常将其设计为主副簧，并通过主副簧间 隙，确保在大于副簧起作用载荷之后，主副簧接触而一起工作，满足车辆悬架在不同载荷情 况下对钢板弹簧刚度和应力强度的设计要求。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，通常大于他各片主簧的端部平直段的厚度和长度，即在实际设计和生产中，大都采 用端部非等构的少片变截面主副簧。少片变截面钢板弹簧主要有两种类型，一种是抛物线 型，另外一种是斜线型，其中，抛物线型的应力为等应力，其所受应力比斜线型的更加合理； 同时，为了加强抛物线型变截面钢板弹簧的根部强度，可在根部平直段与抛物线段之间增 加一斜线段，即采用根部加强型变截面主副簧。少片抛物线型变截面主副簧，可采用不同的 副簧长度以满足不同复合刚度和应力强度的设计要求，因此，根据副簧的长度不同即主副 的不同接触位置，可将少片变截面主副簧分为端部接触式和非端部接触式两种。对于所设 计的非端部接触式少片根部加强型变截面主副簧，其强度应该满足悬架弹簧的使用寿命和 安全性要求，然而，由于非端部接触式少片根部加强型变截面主副钢板弹簧的主簧长度与 副簧长度不相等、各片主簧的端部平直段非等构，且主副簧接触之后，主簧和副簧的变形和 内力存有耦合，因此，非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 点力及最大应力计算非常复杂，先前一直未能给出简便、准确、可靠的非端部接触式少片根 部加强型变截面主副簧各片强度的校核方法。因此，必须建立一种精确、可靠的非端部接触 式少片根部加强型变截面主副簧各片强度的校核方法，满足车辆行业快速发展及对悬架钢 板弹簧精确设计的要求，提高非端部接触式少片根部型变截面主副簧的设计水平、产品质 量和使用寿命;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、 可靠的非端部接触式少片根部加强型主副簧各片强度的校核方法，其校核流程图，如图1所 示。非端部接触式少片根部加强型变截面主副簧为对称结构，各片主副钢板弹簧的一半对 称结构是由根部平直段、斜线段、抛物线段、端部平直段四段构成，其中，斜线段对钢板弹簧 的根部起加强作用；一半对称结构的主副簧可看作悬臂梁，即将对称中心线看作一半弹簧 的固定端，将主簧端部受力点和副簧端部触点分别看作一半主簧和副簧的端点，其一半对 称结构示意图，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的各片根部平 直段之间及副簧3的各片根部平直段之间设置有根部垫片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4的材料为碳纤维复合材料，以防止工作时产生摩擦噪声。各片 主簧的宽度为b，一半长度为Lm，安装间距的一半1 3,斜线段的长度为A 1，斜线段的根部到主 簧端点的距离为12M，斜线段的端部到主簧端点的距离为12MP;各片主簧的根部厚度为h 2M，斜 线段的端部厚度为h2Mp，即斜线段的厚度比Y M=h2Mp/h2M;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;各 片主簧的端部平直段的厚度和长度分别为hu和lu，抛物线段的厚度比为队= hu/h2Mp，i = 1，2,…，m，m为主簧1的片数。各片副簧的根部平直段的厚度为h2A，宽度为b，一半长度为La， 安装间距的一半1 3,各片副簧的斜线段的长度为A 1，斜线段的根部到副簧端点的距离为 12A，斜线段的端部到副簧端点的距离为12ap;斜线段的端部厚度为h 2Ap，斜线段的厚度比ya = h2Ap/h2A;各片副簧的端部平直段的厚度和长度分别为hA1dPl Alj，抛物线段的厚度比为 = hAlj/h2Ap，j = l，2,…，n，n为副簧的片数。副簧的一半长度La小于主簧的一半长度Lm，副簧 触点与主簧端点之间的水平距离为1o = L-La;副簧端点与主簧抛物线段之间的垂向距离为 主副簧间隙为8,当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧端点与第m片主簧的抛物线段内某点 相接触;主副簧接触之后，主副簧的各片端点受力不相等，且第m片主簧除了受端点力之外， 还受副簧端点支撑力的作用。在主副簧的各片结构参数、弹性模量、许用应力、副簧起作用 载荷及最大载荷给定情况下，对非端部接触式少片根部加强型主副簧的各片主簧和副簧的 应力强度进行校核。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所提供的非端部接触式少片根部加强型主副簧各片 强度的校核方法，其特征在于采用以下校核步骤：
[0005] (1)非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夹紧刚 度计算：
[0006] I步骤:主副簧接触之前的各片主簧的一半夹紧刚度Km计算：
[0007] 根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度Lm，主簧片数m，各片主簧根部平直段 的厚度h2M，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半1 3,斜线段长度A 1，抛物线段的根部到主簧 端点的距离12mp = Lm-13_A1，斜线段的根部到主簧端点的距离12M = Lm-13,各片主簧的斜线 段的厚度比Ym，第i片主簧的抛物线段的厚度比队，其中，i = l，2,…，m，对主副簧接触之前 的各片主簧的一半夹紧刚度1^进行计算，即
[0011] II步骤:主副簧接触之后的各片主簧的一半夹紧刚度Kmm计算：
[0012] 根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度LM，主簧片数m，各片主簧的根部平直 段的厚度h2M，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半13,斜线段的长度A 1，抛物线段的根部到 主簧端点的距离12mp = Lm-13_A1，斜线段的根部到主簧端点的距离12M=Lm-13,斜线段的厚 度比Ym，第i片主簧的抛物线段的厚度比&，其中，i = l，2,…，m;副簧的一半长度La，副簧片 数n，各片副簧的根部平直段的厚度h2A，副簧触点与主簧端点的水平距离1〇,抛物线段的根 部到副簧端点的距离1 2ap = La-13-A1，斜线段的根部到副簧端点的距离12A = La-13,各片副 簧的斜线段的厚度比YA，第j片副簧的抛物线段的厚度比其中，j = l，2,…，n，对主副簧 接触之后的各片主簧的一半夹紧刚度{((^进行计算，即
+
[0022] III步骤:各片副簧的一半夹紧刚度K/u计算：
[0023] 根据少片根部加强型变截面副簧的一半长度La，副簧片数n，各片副簧的根部平直 段的厚度h2A，宽度b，安装间距的一半1 3,斜线段的长度A 1，抛物线段的根部到副簧端点的 距离12ap = La-13_A1，斜线段的根部到副簧端点的距离12A = La_13,副簧斜线段的厚度比 YA，第j片副簧的抛物线段的厚度比&，其中，j = l，2,…，n，对各片副簧的一半夹紧刚度K/u 进行计算，即
[0027] (2)非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最大端点力 计算：
[0028] i步骤:各片主簧的最大端点力计算：
[0029]根据少片根部加强型变截面钢板弹簧主副簧所受最大载荷的一半即单端点最大 载荷Pmax，副簧起作用载荷PK，I步骤中计算得到的KMi，及II步骤中计算所得到的KMAi，主簧片 数m，对各片主簧的最大端点力?_\进行计算，即
[0031] ii步骤:各片副簧的最大端点力计算：
[0032]根据少片根部加强型变截面钢板弹簧主副簧所受最大载荷的一半即单端点最大 载荷Pmax，副簧起作用作用载荷Pk，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度h2A，II步骤中计算得到的KMAi、Gx-cd、和Gx-eat，及III步 骤中计算得到的I〇U，对各片副簧的最大端点力Pa_进行计算，即
[0034] (3)非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最大应力计 算：
[0035] A步骤:前m_l片主黃的最大应力计算：
[0036]根据少片根部加强型变截面钢板弹簧主簧的一半长度Lm，主簧片数m，各片主簧的 根部平直段的厚度h2M，宽度b，安装间距的一半l3，i步骤中计算得到的Pimax，对前m-1片主簧 的最大应力分别进行计算，BP
[0038] B步骤:第m片主簧的最大应力计算：
[0039]根据主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，宽度b，安装间距的一半13,斜 线段的长度A 1，抛物线段的根部到主簧端点的距离l2Mp = LM-l3-A 1，各片主簧的斜线段的 厚度比Ym，第m片主簧的抛物线段的厚度比副簧片数n，副簧触点与主簧端点的水平距离 10，i步骤中计算得到的Pmmax，i i步骤中计算得到的PAjmax，对第m片主簧的最大应力进行计 算，即
[0041] C步骤:各片副簧的最大应力计算：
[0042] 根据少片根部加强型变截面副簧的一半长度La，副簧片数n，各片副簧的根部平直 段的厚度^，宽度b，安装间距的一半l3，ii步骤中计算得到的P Ajmax，对各片副簧的最大应力 进行计算，即
[0044] (4)非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应力强度校 核：
[0045]①步骤:前m-1片主簧的应力强度校核：
[0046]根据钢板弹簧的许用应力[0]，及A步骤中计算得到的前m-1片主簧的各片的最大 应力，对非端部接触式少片根部加强型变截面钢板弹簧的前m-1片主簧的各片的应力强度 进行校核，即：如果〇_x>[0]，则第i片主簧，不满足应力强度要求;如果〇_<[0]，则第i片 主簧，满足应力强度要求，i = 1，2，???m-1;
[0047]②步骤:第m片主簧的应力强度校核：
[0048]根据钢板弹簧的许用应力[0]，及B步骤中计算得到的第m片主簧的最大应力，对非 端部接触式少片根部加强型变截面钢板弹簧的第m片主簧的应力强度进行校核，即：如果 〇_x>[0]，则第m片主簧，不满足应力强度要求;如果〇Max<[0]，则第m片主簧，满足应力强度 要求；
[0049]③步骤:各片副簧的应力强度校核：
[0050]根据钢板弹簧的许用应力[0]，及C步骤中计算得到的各片副簧的最大应力，对非 端部接触式少片根部加强型变截面钢板弹簧的各片副簧的应力强度进行校核，即：如果 〇Ajmax>[ 0]，则第j片副簧，不满足应力强度要求;如果％<[0]，则第j片副簧，满足应力强 度要求，j = l，2,…，n。
[0051]本发明比现有技术具有的优点
[0052]由于非端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的各片主簧的端部平直段非等 构，且副簧的长度小于主簧的长度，同时，在最大载荷情况下，第m片主簧除了受端点力之 外，还在抛物线段受副簧触点支撑力的作用，因此，各片主簧和副簧的端点力计算非常复 杂，先前一直未能给出非端部接触式少片根部加强型主副簧各片强度的校核方法。本发明 可根据非端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的各片主簧和各片副簧的结构参数、弹 性模量、许用应力、副簧起作用载荷、及最大载荷，对非端部接触式少片根部加强型变截面 主副簧的各片主簧和各片副簧的应力强度进行校核。通过实例及ANSYS仿真验证可知，该发 明所提供的非端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的强度校核方法是正确的，利用该 方法可得到准确可靠的各片主簧和各片副簧的最大应力校核计算值，可提高非端部接触式 少片根部加强型变截面主副钢板弹簧的设计水平、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。
【附图说明】
[0053]为了更好地理解本发明，下面结合附图做进一步的说明。
[0054] 图1是非端部接触式少片根部加强型主副簧的各片应力强度校核的流程图；
[0055] 图2是非端部接触式少片根部加强型主副簧的一半对称结构示意图；
[0056]图3是实施例的第1片主簧的最大应力仿真云图；
[0057]图4是实施例的第2片主簧的最大应力仿真云图；
[0058]图5是实施例的1片副簧的最大应力仿真云图。 具体实施方案
[0059] 下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。
[0060] 实施例:某非端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的主簧片数m= 2,其中，各 片主簧的一半长度LM = 575mm，宽度b = 60mm，弹性模量E = 200GPa，安装间距的一半13 = 55mm，斜线段的长度A l = 30mm，抛物线段的根部到主簧端点的距离12mp = Lm-13_ A 1 = 490_，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的厚度 h2M= 11mm，斜线段的端部厚度h2MP= 10 ? 23mm，各片主簧的斜线段的厚度比y 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fo = hn/h2Mp = 0.69;第2片主簧的端部平直段的厚度h12 = 6mm，第2片主簧的抛物线段的厚度比fe = h12/ h2MP = 0.59。副簧片数n = 1，该片副簧的一半长度La=5 25mm，副簧触点与主簧端点的水平距 离1q = Lm_La= 200mm ;g[J簧根部平直段的厚度h2A= 14mm，g橫斜线段的端部厚度h2AP= 13mm， 斜线段的厚度比Y A=h2AP/h2A=0.93;该片副簧的端部平直段的厚度hAii = 8mm，副簧的抛物 线的厚度比.=1^11/1^ = 0.62。副簧起作用载荷?1( = 2380.8(^，当载荷大于副簧起作用载 荷时，副簧端点与主簧抛物线段内某点相接触。钢板弹簧的许用应力[0] = 700MPa，在主副 簧最大载荷的一半即单端点最大载荷Pmax = 3040N情况下，对该非端部接触式少片根部加强 型变截面钢板弹簧的各片主副簧应力强度进行校核。
[0061] 本发明实例所提供的非端部接触式少片根部加强型主副簧各片强度的校核方法， 其校核流程如图1所示，具体步骤如下：
[0062] (1)非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夹紧刚 度计算：
[0063] I步骤:主副簧接触之前的各片主簧的一半夹紧刚度Km计算：
[0064] 根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度LM=575mm，主簧片数m=2,，各片主 簧的根部平直段的厚度h2M=llmm，主簧的主簧的宽度b = 60mm，弹性模量E = 200GPa，安装间 距的一半l3 = 55mm，斜线段的长度Al = 30mm，抛物线段的根部到主簧端点的距离l2Mp = 490mm，斜线段的根部到主簧端点的距离l2M=520mm，斜线段的厚度比ym=0.93;第1片主簧 的抛物线段的厚度比& = 〇.69,第2片主簧的抛物线段的厚度比此= 0.59;对副簧接触之前 的第1片主簧和第2片主簧的一半夹紧刚度KMjPKM2分别进行计算，即
[0071] II步骤:主副簧接触之后的各片主簧的一半夹紧刚度Kmm计算：
[0072] 根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度LM=575mm，主簧片数m = 2,各片主簧 的根部平直段的厚度h2M= 11mm，宽度b = 60mm，弹性模量E = 200GPa，安装间距的一半13 = 55mm，斜线段的长度A 1 = 30mm，抛物线段的根部到主簧端点的距离12MP = 490mm，斜线段的 根部到主簧端点的距离l2M=520mm，斜线段的厚度比ym=0.93;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& = 0.59;副簧片数n=l，该片副簧的一半长 度La=375mm，副簧触点到主簧端点的水平距离1〇 = 200mm，该片副簧的根部厚度h2A= 14mm， 副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l2AP = 290mm，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离 12八=320臟，甚橫斜线段的厚度比7^=0.93;甚橫抛物线段的厚度比.=0.62，对主副簧接 触之后的第1片主簧和第2片主簧的一半夹紧刚度Kma4PKma 2分别进行计算，即
[0083] III步骤:各片副簧的一半夹紧刚度KAj计算：
[0084] 根据该片根部加强型变截面副簧的一半长度LA=375mm，副簧片数n = l，该片副簧 的根部平直段的厚度h2A=14mm，该片副簧的宽度b = 60mm，弹性模量E = 200GPa，安装间距的 一半13 = 55mm，副簧斜线段的长度A 1 = 30mm，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离12AP =290mm，g[J簧斜线段的根部到副簧端点的距离1 2a = 320mm，副簧斜线段的厚度比y a = 0. 93，副簧抛物线段的厚度比= 0.62，对该片副簧的一半夹紧刚度Km进行计算，即
[0088] (2)非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的最大端点力 计算：
[0089] i步骤:各片主簧的最大端点力计算：
[0090]根据少片根部加强型变截面主副簧所受最大载荷的一半即单端点最大载荷Pmax = 3040N，副簧起作用作用载荷Pk = 2380.80N，主簧片数m = 2，I步骤中计算得到的Kmi = 13 ? 46N/mm和Km2 = 12 ? 7lN/mm，及II步骤中计算所得到的Kmai = 13 ? 46N/mm和Kma2 = 23 ? 94N/ _，对第1片主簧和第2片主簧的最大端点力Plmax和P2max进行分别计算，即
[0093 ] i i步骤:各片副簧的最大端点力计算：
[0094]根据少片根部加强型变截面主副簧所受最大载荷的一半即单端点最大载荷Pmax = 3040N，副簧起作用载荷Pk = 2380.80N，主簧片数m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M = 11mm，副簧片数n = 1，该片副簧根部平直段的厚度h2A= 14mm，II步骤中计算得到的Kmai = 13 ? 46N/mm、KMA2 = 23 ? 94N/mm、Gx-cd = 39 ? 29mm4/N、Gx-cdp = 19 ? 70mm4/N 和 Gx-eat = 24 ? 12mm4/N， 及III步骤中计算得到的Kai = 113.77N/mm，对该片副簧的最大端点力PAimax进行计算，即
[0096] (3)非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最大应力计 算：
[0097] A步骤:第1片主簧的最大应力计算：
[0098]根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度LM = 575mm，各片主簧的根部平直段 的厚度h2M=llmm，宽度b = 60mm，安装间距的一半l3 = 55mm，i步骤中计算得到的Plmax = 1278.10N，对第1片根部加强型变截面主簧的最大应力进行计算，即
[0100] B步骤:第2片主簧的最大应力计算：
[0101]根据各片主簧的根部平直段的厚度h2M=llmm，宽度b = 60mm，g橫片数n = l，该片 副簧触点与主簧端点的水平距离l〇 = 200mm，抛物线段的根部到主簧端点的距离l2Mp = 490mm，各片主簧的斜线段的厚度比yM=0.93;第2片主簧的抛物线段的厚度比fe = 0.59，i 步骤中计算得到的P2max = 1761.90N，i i步骤中计算得到的PAimax = 1481.60N，对第2片根部加 强型变截面主簧的最大应力进行计算，即
[0103] C步骤:各片副簧的最大应力计算：
[0104] 根据该片根部加强型变截面副簧的一半长度LA = 375mm，安装间距的一半13 = 55mm，g橫片数n= 1，该片副簧根部平直段的厚度h2A= 14mm，宽度b = 60mm，ii步骤中计算得 到的PAlmax= 1481.60N，对该片根部加强型变截面副簧的最大应力进行计算，即
[0106] (4)非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应力强度校 核：
[0107] ①步骤:第1片主簧的应力强度校核：
[0108] 根据钢板弹簧的许用应力[0]=700MPa，及A步骤中计算得到的第1片主簧的最大 应力〇imax=578.31MPa，可知〇 lmax<[0]，即第1片主簧能够满足应力强度要求；
[0109] ②步骤:第2片主簧的应力强度校核：
[0110] 根据钢板弹簧的许用应力[0]=700MPa，及B步骤中计算得到的第2片主簧的最大 应力〇2腹=955 ? 13MPa，可知〇2max>[0]，即第2片主簧不能够满足应力强度要求； ③步骤:1片副簧的应力强度校核：
[0112]根据钢板弹簧的许用应力[0]=700MPa，及C步骤中计算得到的该片副簧的最大应 力〇AimX = 262 ? 68MPa，可知〇Aimax< [ 0]，即该片副簧能够满足应力强度要求。
[0113] 利用ANSYS有限元仿真软件，根据该非端部接触式少片根部加强型变截面钢板弹 簧的主副簧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，在主簧端点施加集中载 荷F = Pmax-PK/2 = 1849.60N，对该非端部接触式少片根部加强型变截面钢板弹簧在夹紧状 态下的主副簧的应力进行ANSYS仿真，所得到的第1片主簧的最大应力仿真云图，如图3所 示;第2片主簧的最大应力仿真云图，如图4所示;第1片副簧的最大应力仿真云图，如图5所 示，其中，第1片主簧在夹紧根部的最大应力〇i M=302.26MPa、第2片主簧在斜线段与端部 平直段接触位置处的最大应力〇2max = 684.74MPa、第1片副簧在夹紧根部的最大应力〇Almax = 261.72MPa〇
[0114] 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1片副簧最大应力的 ANSYS 仿真验证值 〇lmax = 302 ? 26MPa、〇2max = 684 ? 74MPa、〇Aimax = 261 ? 72MPa，分别与最大应力 的解析计算值 〇imax = 301.21MPa、〇2max = 682.92MPa、〇Aimax = 262.68MPa，相吻合，相对偏差分 别为0.35%、0.15%、0.27%;结果表明该发明所提供的非端部接触式少片根部加强型主副 簧各片强度的校核方法是正确的，各片主簧和副簧的应力强度校核计算值是可靠的。
【主权项】
1.非端部接触式少片根部加强型主副簧各片强度的校核方法，其中，少片根部加强型 变截面钢板弹簧的一半对称结构是由根部平直段、斜线段、抛物线段、端部平直段4段构成， 斜线段对弹簧根部起加强作用;各片主簧的端部平直段非等构的，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;副簧长度小于主簧长度， 当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧端点与主簧抛物线段内某点相接触，即主副簧为非端 部接触式；当主副黄接触之后，各片主副黄的端点力不相冋，且与副黄相接触的1片主黄除 了受端点力之外，还受副簧触点支撑力的作用;在主副簧的各片结构参数、弹性模量、许用 应力、最大载荷及副簧起作用载荷给定情况下，对非端部接触式少片根部加强型主副簧的 各片主簧和副簧的应力强度进行校核，具体校核步骤如下： (1)非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夹紧刚度计 算： I步骤:主副簧接触之前的各片主簧的一半夹紧刚度Km1计算： 根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度Lm，主簧片数m，各片主簧根部平直段的厚 度h2M，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半13,斜线段长度Δ1，抛物线段的根部到主簧端点 的距离I 2mp = Lm-I3-Δ1，斜线段的根部到主簧端点的距离I2m=Lm-I3,各片主簧的斜线段的 厚度比γ Μ，第i片主簧的抛物线段的厚度比队，其中，1 = 1，2，一，!11，对主副簧接触之前的各 片主簧的一半夹紧刚度1^进行计算，即II步骤:主副簧接触之后的各片主簧的一半夹紧刚度Kma1计算： 根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度Lm，主簧片数m，各片主簧的根部平直段的 厚度h2M，宽度b，弹性模量E，安装间距的一半13,斜线段的长度Δ1，抛物线段的根部到主簧 端点的距离1 2mp = Lm-13-A1，斜线段的根部到主簧端点的距离I2m = Lm-I3,斜线段的厚度比 γΜ，第i片主簧的抛物线段的厚度比&，其中，1 = 1，2，-_，!11;副簧的一半长度1^，副簧片数11， 各片副簧的根部平直段的厚度h2A，副簧触点与主簧端点的水平距离1〇,抛物线段的根部到 副簧端点的距离I 2ap = La-I3-A 1，斜线段的根部到副簧端点的距离I2a=La-I3,各片副簧的 斜线段的厚度比γ Α，第j片副簧的抛物线段的厚度比其中，j = l，2,…，n，对主副簧接触 之后的各片主簧的一半夹紧刚度!((^进行计算，即III步骤:各片副簧的一半夹紧刚度K/u计算： 根据少片根部加强型变截面副簧的一半长度La，副簧片数η，各片副簧的根部平直段的 厚度h2A，宽度b，安装间距的一半13,斜线段的长度Δ1，抛物线段的根部到副簧端点的距离 I2ap = La-I3-A 1，斜线段的根部到副簧端点的距离I2a=La-I3,副簧斜线段的厚度比γΑ，第j 片副簧的抛物线段的厚度比~，其中，j = l，2,…，n，对各片副簧的一半夹紧刚度K/u进行计 算，即(2)非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最大端点力计 算： i步骤:各片主簧的最大端点力计算： 根据少片根部加强型变截面钢板弹簧主副簧所受最大载荷的一半即单端点最大载荷 Pmax，副簧起作用载荷Pk，I步骤中计算得到的KMi，及II步骤中计算所得到的KMAi，主簧片数m， 对各片主簧的最女端点力PhM讲行计筧，艮口ii步骤:各片副簧的最大端点力计算： 根据少片根部加强型变截面钢板弹簧主副簧所受最大载荷的一半即单端点最大载荷 Pmax，副簧起作用作用载荷Ρκ，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度h 2A，II步骤中计算得到的Κ·、Gx-⑶、Gx-CDt^PG x-EAT，及III步骤中 计算得到的KA_i，对各片副簧的最大端点力PA_imax?行计算，即(3) 非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最大应力计算： A步骤:前m-1片主簧的最大应力计算： 根据少片根部加强型变截面钢板弹簧主簧的一半长度Lm，主簧片数m，各片主簧的根部 平直段的厚度h2M，宽度b，安装间距的一半l3，i步骤中计算得到的Pimax,对前m-1片主簧的最 大应力分别进行计算，B nB步骤:第m片主簧的最大应力计算： 根据主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，宽度b，安装间距的一半13,斜线段 的长度Δ 1，抛物线段的根部到主簧端点的距离I2mp = Lm-I3-Δ 1，各片主簧的斜线段的厚度 比γΜ，第m片主簧的抛物线段的厚度比副簧片数n，副簧触点与主簧端点的水平距离l〇，i 步骤中计算得到的Pmmx，i i步骤中计算得到的PAjmax，对第Π1片主簧的最大应力进行计算，即C步骤:各片副簧的最大应力计算： 根据少片根部加强型变截面副簧的一半长度La，副簧片数η，各片副簧的根部平直段的 厚度h2A，宽度b，安装间距的一半13, ii步骤中计算得到的PAjmi?，对各片副簧的最大应力进行 计算，即(4) 非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应力强度校核： ① 步骤:前m-ι片主簧的应力强度校核： 根据钢板弹簧的许用应力[〇]，及A步骤中计算得到的前m-ι片主簧的各片的最大应力， 对非端部接触式少片根部加强型变截面钢板弹簧的前m-Ι片主簧的各片的应力强度进行校 核，即：如果〇_>[〇]，则第i片主簧，不满足应力强度要求;如果 〇_彡[〇]，则第i片主簧，满 足应力强度要求，i = 1，2，'"Iii-I; ② 步骤:第m片主簧的应力强度校核： 根据钢板弹簧的许用应力[〇]，及B步骤中计算得到的第m片主簧的最大应力，对非端部 接触式少片根部加强型变截面钢板弹簧的第m片主簧的应力强度进行校核，即：如果〇Max> [σ]，则第m片主簧，不满足应力强度要求;如果 〇mmax<[〇]，则第m片主簧，满足应力强度要 求； ③步骤:各片副簧的应力强度校核： 根据钢板弹簧的许用应力[〇]，及C步骤中计算得到的各片副簧的最大应力，对非端部 接触式少片根部加强型变截面钢板弹簧的各片副簧的应力强度进行校核，即：如果σΑ_χ> [〇]，则第j片副簧，不满足应力强度要求;如果σ Α_χ$[σ]，则第j片副簧，满足应力强度要 求，j = l，2，."，n〇
【文档编号】G06F17/50GK105893684SQ201610210339
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】刘瑞军, 王炳超, 周长城, 赵雷雷, 于曰伟, 汪晓, 玄伟建
【申请人】周长城