非端部接触式少片根部加强型主副簧复合刚度的验算方法
【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复合刚度的验算方法，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及弹性模量，对主副簧的复合刚度进行验算。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复合刚度的验算方法是正确的，利用该方法可得到准确可靠的主副簧的复合刚度验算值，从而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、产品质量和性能及车辆行驶平顺性；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黃复合刚度的验算方法
技术领域
[0001] 本发明设及车辆悬架钢板弹黃，特别是非端部接触式少片根部加强型主副黃复合 刚度的验算方法。
【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黃 设计为主副黃，其中，主黃在与副黃相接触点处设计有一定的间隙，确保当载荷大于副黃起 作用载荷后，主副黃接触而一起共同工作。由于第1片变截面主黃的受力复杂，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片主黃的端部平直段的 厚度和长度大于他各片主黃的厚度和长度，即大都采用端部非等构的少片变截面主黃；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，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，在相同副黃根部平直段厚度和片数情况下，非端 部接触式主副黃的复合刚度小于端部接触式的复合刚度。主副黃的复合刚度对车辆行驶平 顺性具有重要影响，然后，由于主黃端部平直段非等构、副黃长度小于主黃长度、且根部带 有斜线加强段，且主副黃接触之后，主黃与副黃之间存有内力和变形禪合，因此，非端部接 触式根部加强型少片变截面钢板弹黃在任意位置处的变形计算非常复杂，先前一直未能给 出非端部接触式少片根部加强型主副黃的复合刚度验算方法。目前，尽管有人曾对根部加 强型少片变截面主黃的变形，采用ANSYS建模仿真法，但是该方法只能对给出实际设计结构 的少片变截面钢板弹黃的变形及复合刚度进行仿真验证，不能提供精确的解析设计式，因 此，不能满足解析设计及悬架钢板弹黃现代化CA的受计软件开发的要求。
[0003] 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黃复 合刚度的验算方法，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】
[0004] 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黃复合刚度的验算方法，其验算流程图，如图1所 示;非端部接触式少片根部加强型主副黃为对称结构，可将对称的一半弹黃看作悬臂梁，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端部接触受力点看作一 半主、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，斜线段对钢板弹黃起加强作用。主黃1的各片根部之间和与副黃3及其各片根部之间 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4的材料为碳 纤维复合材料，W防止工作时产生摩擦噪声。其中，非端部接触式少片根部加强型主副黃的 宽度为b，安装间距的一半13,斜线段的长度为Al,弹性模量为E;主黃片数为m，主黃的一半 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; 各片主黃的根部平直段的厚度为h2M，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;各片主黃的端部平直段的厚度为hli，各片主黃的抛物 线段的厚度比为ei = hii/h2Mp，各片主黃的端部平直段的长度/|产佑/':Mi，，i = l，2,…，m。副黃 的一半长度为La,副黃触点与主黃端点的水平距离为Io = Lm-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 部平直段的厚度为h2A，副黃斜线段的端部厚度为h2Ap，各片斜线段的厚度比T A = h2Ap A2A;各 片副黃的端部平直段的厚度为hAu，各片副黃的抛物线段的厚度比为Pw = IuuAmp,各片副 黃的端部平直段的长度/41广钱,/24。，1 = 1，2，-，，11。副黃触点与主黃抛物线段之间垂向距离 为主副黃间隙8,当载荷大于副黃起作用载荷时，副黃触点与第m片主黃的抛物线段内某点 相接触；当主副黄接触之后，各片主黄和副黄的端点雙力不相等，且第m片主黄除了雙端点 力之外，还受副黃的端点支撑力；主副黃接触之后的复合刚度是由主副黃各片的结构参数 所决定的，并且应满足复合刚度的设计要求值。在各片主黃和副黃的结构参数及弹性模量 给定情况下，对非端部接触式少片根部加强型主副黃的复合刚度进行验算。
[0005] 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黃复合 刚度的验算方法，其特征在于采用W下验算步骤：
[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] 根据非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的宽度b，斜线段的长度Al,弹 性模量E;主黃的一半长度Lm,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 的厚度比扣，1 = 1，2,…，m，对端点受力情况下的各片根部加强型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片主黃在抛物线段与副黃接触点处的变形系数Gx-CD计 算：
[0010] 根据非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的宽度b，斜线段的长度Al,弹 性模量E;主黃的一半长度Lm,主黃抛物线段的根部到主黃端点的距离12MP，主黃斜线段段的 根部到主黃端点的距离12M，主黃斜线段的厚度比Tm;副黃触点与主黃端点的水平距离1〇， 主黃片数m，对端点受力情况下的第m片主黃在抛物线段与副黃接触点处的变形系数Gx-CD进 行计算，即
[00111
[001^ (3化副黃接触点受力情况下的第m片主黃的端点变形系数Gx-Epm计算：
[0013] 根据非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的宽度b，斜线段的长度Al,弹 性模量E;主黃的一半长度Lm,主黃抛物线段的根部到主黃端点的距离l2Mpl，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;副黃触点与主黃端点的水平距离1〇， 主黃片数m，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-Epm进行计算，即
[0014]
[0015] (4)主副黃接触点受力情况下的第m片主黃在抛物线段与副黃接触点处的变形系 数拉-?。计算：
[0016] 根据非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的宽度b，斜线段的长度Al,安 装间距的一半l3 = 55mm，弹性模量E;主黃的一半长度Lm,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;副黃触点与主 黃端点的水平距离1〇,主黃片数m，对主副黃接触点受力情况下的第m片主黃在抛物线段与 副黃接触点处的变形系数Gx-CDp进行计算，即
[0017]
[0018] (5)各片根部加强型变截面副黃的端点变形系数Gx-EW及n片叠加副黃的总端点变 形系数Gx-EAT计算：
[0019] 根据非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的宽度b，斜线段的长度Al,弹 性模量E;副黃的一半长度La,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0Aj，j = 1，2，…，n，对端点受力情况下的各片副黃的端点变形系数Gx-EAj进行计算， 即 「00901
[0021] 根据副黃片数n，各片副黃的端点变形系数Gx-EAj,对n片副黃的总端点变形系数 Gx-EAT进行计算，即
[0022]
[0023] (6)非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的复合刚度Kmat验算：
[0024] 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-CD,步骤(3)中计算得到的Gx-Epm,步 骤(4)中计算得到的Gx-CDp,及步骤(5)中计算得到的Gx-EAT,可对非端部接触式少片根部加强 型变截面主副黃的复合刚度Kmat进行验算，即
[0025]
[0026] 本发明比现有技术具有的优点
[0027] 由于各片主黃的端部平直段非等构，且副黃的长度小于主黃的长度，同时，当主副 黃接触之后，第m片主黃除了受端点力之外，还在抛物线段受副黃触点支撑力的作用，因此， 先前一直未能给出非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃复合刚度的验算方法。本发 明可根据非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的各片主黃和副黃的结构参数、弹性 模量，对非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的复合刚度进行验算。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黃复合刚 度的验算方法是正确的，利用该方法可得到准确可靠的非端部接触式少片根部加强型变截 面主副黃的复合刚度验算值，从而可提高非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的设 计水平、产品质量和性能及车辆行驶平顺性；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】
[0028] 为了更好地理解本发明，下面结合附图做进一步的说明。
[0029] 图1是非端部接触式少片根部加强型主副黃复合刚度的验算流程图；
[0030] 图2是非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；
[0031] 图3是实施例一的非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；
[0032] 图4是实施例二的非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
[0033] 下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。
[0034] 实施例一:某非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A 1 = 30mm，弹性模量E = 200G化。主黃片数m= 2，主黃的一半长度Lm= 575mm，安装间 距的一半l3 = 55mm，主黃抛物线段的根部到主黃端点的距离l2Mp = LM-l3-Al=490mm，主黃 斜线段的根部到主黃端点的距离l2M = LM-l3 = 520mm;各片主黃的根部平直段厚度h2M = 1 Imm，主黃斜线段的端部厚度h2Mp = 10.23mm，主黃斜线段的厚度比丫 M=h2Mp Asm=O . 93;第1 片主黃的端部平直段的厚度hii = 7mm，第1片主黃的抛物线段的厚度比& = hii/h2Mp = 0.69; 第2片主黃的端部平直段的厚度hi2 = 6mm，第2片主黃的抛物线段的厚度比化=hi2/h2Mp = 0.59。副黃片数n = l，该片副黃的一半长度LA = 375mm，副黃抛物线段的根部到副黃端点的 距离l2Ap = LA-l3-Al = 290mm，副黃斜线段的根部到副黃端点的距离124=14-13 = 32〇111111;畐山 黃根部平直段的厚度11：^4=14111111，副黃斜线段的端部厚度1124。=13111111，副黃斜线段的厚度比 丫 A=h2Ap/lm=0.93;该片副黃的端部平直段的厚度hAii = 8mm，副黃抛物线的厚度比Pai = hAii/h2Ap = 0.62;副黃触点与主黃端点的水平距离l〇 = LM-LA=200mm。根据各片主黃和副黃 的结构参数和弹性模量，对该非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的复合刚度进行 验算。
[0035] 本发明实例所提供的非端部接触式少片根部加强型主副黃复合刚度的验算方法， 其验算流程如图1所示，具体验算步骤如下：
[0036] (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：
[0037] 根据该非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A 1 = 30mm，弹性模量E = 200G化;主黃的一半长度Lm = 575mm，主黃抛物线段的根部到主 黃端点的距离l2Mp = 490mm，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离l2M=520mm，主黃斜线段的 厚度比丫M=O.93,主黃片数m = 2,其中，第1片主黃的抛物线段的厚度比01 = 0.69，第2片主 黃的抛物线段的厚度比& = 0.59,对端点受力情况下的第1片和第2片根部加强型变截面主 黃的端点变形系数Gx-El和Gx-E2分别进行计算，即
[00391
[0040] (2)端点受力情况下的第m片主黃在抛物线段与副黃接触点处的变形系数Gx-CD计 算：
[0041] 根据该非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A 1 = 30mm，弹性模量E = 200G化;主黃的一半长度Lm = 575mm，主黃抛物线段的根部到主 黃端点的距离l2Mp = 490mm，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离l2M=520mm，主黃斜线段的 厚度比7(?=〇.93，副黃触点与主黃端点的水平距离1〇 = 20〇111111，主黃片数111 = 2，对端点受力 情况下的第2片主黃在抛物线段与副黃接触点处的变形系数Gx-CD进行计算，即 「00421
[0043] (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-Epsi十算：
[0044] 根据该非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A 1 = 30mm，弹性模量E = 200G化;主黃的一半长度Lm = 575mm，主黃抛物线段的根部到主 黃端点的距离l2Mp = 490mm，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离l2M=520mm，主黃斜线段的 厚度比11?=0.93，副黃触点与主黃端点的水平距离1〇 = 20〇111111，主黃片数111 = 2，对主副黃接 触点受力情况下的第2片主黃的端点变形系数Gx-Ep2进行计算，即
[0045]
[
[0047] (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抛物线段与副黃 接触点处的变形系数Gx-GDp计算：
[0048]根据该非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A l = 30mm，安装间距的一半l3 = 55mm，弹性模量E = 200G化;主黃的一半长度LM=575mm， 主黃抛物线段的根部到主黃端点的距离l2Mp = 490mm，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离 12M = 520mm，主黃斜线段的厚度比T M = 0.93，副黃触点与主黃端点的水平距离1日=200mm， 主黃片数m=2,对主副黃接触点受力情况下的第2片主黃在抛物线段与副黃接触点处的变 形系数Gx-GDp进行计算，即 [00491
[0050] (5)各片根部加强型变截面副黃的端点变形系数Gx-EW及n片叠加副黃的总端点变 形系数Gx-EAT计算：
[0051] 根据该非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A 1 = 30mm，弹性模量E = 200G化;副黃片数n = 1，该片根部加强型变截面副黃的一半长度 LA=375mm，副黃抛物线段的根部到副黃端点的距离l2Ap = 290mm，副黃斜线段的根部到副黃 端点的距离l2A=320mm，畐騰斜线段的厚度比丫 A=O.93,畐騰抛物线段的厚度比Pai = O.62， 对端点受力情况下的该片根部加强型变截面副黃的端点变形系数Gx-EAl进行计算，即 「nnf；o1
[0053]根据副黃片数n=l，该副黃的端点变形系数Gx-EAi,对该片副黃的总端点变形系数 Gx-EAT,进行计算，即
[0化4]
[0055] (6)非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的复合刚度Kmat验算：
[0056] 根据主黃片数m = 2,各片主黃的根部平直段的厚度h2M=llmm，该片副黃的根部平 直段的厚度h2 A = 14mm，步骤（1)中计算得到的 Gx-Ei = 10 7.5 3mm4/N和Gx-e2 = 113.4 2mm4/N，步 骤(2)中计算得到的Gx-CD = 44.86mm4/N，步骤(3)中计算得到的Gx-Ep2 = 44.86mm4/N，步骤(4) 中计算得到的Gx-CDp = 23.29mm4/N，及步骤(5)中计算得到的Gx-EAT = 27.7 lmm4/N，对该非端部 接触式々片粮部加强巧巧截面丰副箸的复合刚度Kmat进行骑算，良口
[0化7]
[005引主副黃共同起作用之后，在主黃端点施加集中载荷P=1780州青况下，利用复合刚 度计算值KMAT = 70.17N/mm，对该非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的一半对称结 构的最+亦冉；化4;日备管即
[0化9]
[0060]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主副黃 的各片主黃和副黃的结构参数和弹性模量，建立一半对称结构主副黃的ANSYS仿真模型，划 分网格，并在仿真模型的根部施加固定约束，在主黃端点施加集中载荷P=1780N，对该少片 根部加强型变截面钢板弹黃的主副黃的变形进行ANSl^仿真，所得到的该主副黃的ANSYS变 形仿真云图，如图3所示，其中，主副黃在端点位置处的最大变形量时Smax = 50.50mm。
[0061 ] 可知，在相同载荷情况下，该主副黃最大变形的ANSYS仿真验证值fDSmax= 50.50mm， 与在刚度验算值下的最大变形fDmax = 50.73mm的相对偏差分别为0.45%，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黃复合刚度的验算方法是正确的，复合刚度验 算值是准确可靠的。
[0062] 实施例二:某非端部接触式非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A l = 30mm，弹性模量E = 200GPa。主黃片数m = 2,主黃的一半长度Lm = 600mm，主黃的一半长度LM=SOOmm,主黃抛物线段的根部到主黃端点的距离l2Mp = LM-l3- ^ = 51〇111111，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离121?=1^?-13 = 54〇111111;各片主黃的根部平 直段厚度h2M=12mm，主黃斜线段的端部厚度h2Mp = llmm，主黃斜线段的厚度比丫 M=h2Mp/h2M = 0.92;第1片主黃的端部平直段的厚度hii = 7mm，第1片主黃的抛物线段的厚度比& = hii/ h2化=0.64;第2片主黃的端部平直段的厚度hi2 = 6mm，第2片主黃的抛物线段的厚度比阮二 hi2/h2Mp = 0.55。副黃片数n=l，该片副黃的一半长度LA=410mm，副黃抛物线段的根部到副 黃端点的距离l2Ap = LA-l3-Al = 320mm，副黃斜线段的根部到副黃端点的距离l2A=LA-l3 = 350mm;该片副黃的根部平直段的厚度h2A= 13mm，畐騰斜线段的端部厚度h2Ap= 12mm，副黃斜 线段的厚度比T A=h2Ap/h2A=0.92;副黃的端部平直段的厚度hAn = 8mm，畐騰抛物线的厚度 比Pai = Iiau Amp = O. 67;副黃触点与主黃端点的水平距离Io = Lm-La= 190mm。根据各片主黃 和副黃的结构参数及弹性模量，对该非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的复合刚 度进行验算。
[0063] 采用与实施例一相同的设计方法和步骤，对该非端部接触式少片根部加强型变截 面钢板弹黃的主副黃的复合刚度进行验算，具体步骤如下：
[0064] (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：
[0065] 根据该非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A 1 = 30mm，弹性模量E = 200G化;主黃的一半长度LM = GOOmm,主黃抛物线段的根部到主 黃端点的距离l2Mp = 510mm，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离l2M=540mm，主黃斜线段的 厚度比丫M=O.92,主黃片数m = 2,其中，第I片主黃的抛物线段的厚度比(61 = 0.64，第2片主 黃的抛物线段的厚度比& = 0.55,对端点受力情况下的第1片主黃和第2片主黃的端点变形 系数Gx-El和Gx-E2分别进行计算，即 [0066]
[0069] (2)端点受力情况下的第m片根部加强型变截面主黃在抛物线段与副黃接触点处 的变形系数Gx-CD计算：
[0070] 根据该非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A 1 = 30mm，弹性模量E = 200G化;主黃的一半长度LM = 600mm，主黃抛物线段的根部到主 黃端点的距离l2Mp = 510mm，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离l2M=540mm，主黃斜线段的 厚度比7(?=〇.92;副黃触点与主黃端点的水平距离1〇=19〇1皿，主黃片数111 = 2，对端点受力 情况下的第2片主黃在抛物线段与副黃接触点处的变形系数Gx-CD进行计算，即
[nri7i 1
[0072] (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 (Vep2计算：
[0073] 根据该非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A 1 = 30mm，弹性模量E = 200G化;主黃的一半长度LM = 600mm，主黃抛物线段的根部到主 黃端点的距离l2Mp = 510mm，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离l2M=540mm，主黃斜线段的 厚度比11?=0.92;副黃触点与主黃端点的水平距离1〇=19〇1皿，主黃片数111 = 2，对主副黃接 触点受力情况下的第2片主黃的端点变形系数Gx-Ep2进行计算，即
[007/11
[0075] (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抛物线段与副黃 接触点处的变形系数Gx-GDp计算：
[0076] 根据该非端部接触式少片根部加强型变截面主副黃的宽度b = 60mm，安装间距的 一半l3 = 60mm，斜线段的长度A l = 30mm，弹性模量E = 200GPa;主黃的一半长度LM=GOOmm, 主黃抛物线段的根部到主黃端点的距离l2Mp = 510mm，主黃斜线段的根部到主黃端点的距离 l2M = 540mm，主黃斜线段的厚度比7? = 0.92;副黃触点与主黃端点的水平距离1日=19〇1皿， 主黃片数m=2,对主副黃接触点受力情况下的第2片主黃在抛物线段与副黃接触点处的变 形系数Gx-GDp进行计算，即
[0077]
[007引（5)各片根部加强型变截面副黃的端点变形系数Gx-EW及n片叠加副黃的总端点变 形系数Gx-EAT计算：
[0079]根据该非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，弹性模量E = 200GI^;副黃片数n = l，该片副黃的一半长度LA=410mm，畐騰抛 物线段的根部到副黃端点的距离l2Ap = 320mm，副黃斜线段的根部到副黃端点的距离hA = 350mm，畐騰斜线段的厚度比TA=O.92;畐騰抛物线段的厚度比Pai = O.67,对端点受力情况 下的该片副黃的端点变形系数Gx-EAl进行计算，即
[nn?n1
[0081] 该副黃片数n = l，该片根部加强型变截面副黃的端点变形系数Gx-EAi,对n片叠加副 黃的总强占巧化器撕G..-C AT .邮
[0082]
[0083] (6)非端部接触巧少斤化部加强型变截曲主副黃的复合刚度Kmat验算：
[0084] 根据主黃片数m = 2,各片主黃的根部平直段的厚度h2M=12mm，该片副黃的根部平 直段的厚度h2A= 13mm，步骤（1)中计算得到的Gx-Ei = 128.94mm4/N和Gx-e2 = 134.42mm4/N，步 骤(2)中计算得到的Gx-CD = 57.72mm4/N，步骤(3)中计算得到的Gx-Ep2 = 57.72mm4/N，步骤(4) 中计算得到的Gx-CDp = 31.74mm4/N，及步骤(5)中计算得到的Gx-EAT = 36.13mm4/N，对该非端部 接触式少片根部加强型变截面主副黃的复合刚度Kmat进行验算，即
[0085；
，'
[0086] 主副黃共同起作用之后，在一半对称结构主黃的端点施加集中载荷P=1750州青况 下，利用复合刚度验算值KMAT = 70.53N/mm，对该非端部接触式少片根部加强型变截面主副 黃的一半对称结构的最大变形进行验算，即
[0087]
[008引利用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主副黃 的各片主黃和副黃的结构参数和弹性模量，建立一半对称结构主副黃的ANSYS仿真模型，划 分网格，并在根部施加固定约束，在端点施加集中载荷P=1750N，对该非端部接触式少片根 部加强型变截面主副黃的变形进行ANSYS仿真，所得到的该主副黃的ANSYS变形仿真云图， 如图4所示，其中，主副黃在端点位置处的最大变形量fDSmax = 49.50rnm。
[0089]可知，在相同载荷情况下，该主副黃最大变形的ANSYS仿真验证值fDSmax=49.50mm， 与在刚度验算值下的最大变形fDmax = 49.62mm的相对偏差分别为0.24%，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黃复合刚度的验算方法是正确的，复合刚度验 算值是准确、可靠的。
【主权项】
1.非端部接触式少片根部加强型主副簧复合刚度的验算方法，其中，少片根部加强型 变截面主副簧是由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直段4段构成，其中，斜线段对弹 簧起加强作用；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;副簧长度小于主簧长度，当载荷大于副簧 起作用载荷时副簧触点与主簧抛物线段内某点相接触，即非端部接触式主副簧;在各片主 簧和副簧的结构参数、弹性模量给定情况下，对非端部接触式少片根部加强型主副簧的复 合刚度进行验算，具体验算步骤如下： (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-El计算： 根据非端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度△ 1，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l2Mp，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根部加强型主簧的端点变形系数Gx-El进行 计算，即(2) 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-CD计算： 根据非端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度△ 1，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l2Mp，主簧斜线段段的根部 到主簧端点的距离12M，主簧斜线段的厚度比γΜ;副簧触点与主簧端点的水平距离1〇,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G X-CD进行计 算，即(3) 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计算： 根据非端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度△ 1，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hMpI，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γΜ;副簧触点与主簧端点的水平距离1〇,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G x-EpJi行计算，即(4) 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-CDp计算： 根据非端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度△ 1，安装间 距的一半l3 = 55mm，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 ，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;副簧触点与主簧端 点的水平距离1〇,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- CDp进行计算，BP(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： 根据非端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的宽度b，斜线段的长度△ 1，弹性模 量E;副簧的一半长度LA，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l2Ap，副簧斜线段的根部到 副簧端点的距离1 2A，副簧斜线段的厚度比γΑ;副簧片数n，其中，第j片副簧的抛物线段的厚 度比&，」=1，2，~，11，对端点受力情况下的各片副簧的端点变形系数61_进行计算，即根据副簧片数n，各片副簧的端点变形系数Gx-EAj，对η片副簧的总端点变形系数GX- EAT进 行计算，即(6)非端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的复合刚度Kmat验算： 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Gx-El，步骤(2)中计算得到的GX-CD，步骤(3)中计算得到的G x-Epm，步骤 (4)中计算得到的Gx-CDp，及步骤(5)中计算得到的GX- EAT，可对非端部接触式少片根部加强型 变截面主副簧的复合刚度Kmat进行验算，即
【文档编号】G06F17/50GK105956255SQ201610272799
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】周长城, 赵雷雷, 邵明磊, 汪晓, 刘灿昌, 于曰伟, 王凤娟
【申请人】山东理工大学