非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】本发明涉及非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结构参数、主副簧间隙、弹性模量、主副簧所承受载荷，确定出各片主簧和各片副簧的端点力。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，为非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，特别是非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，满足主副簧复合刚度设计要求。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根部的强度，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，非端部接触式主副簧的复合刚度小于端部接触式的复合刚度。 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、根部设计斜线加强段、主副簧长度不相 等、主副簧的变形及端点力存有耦合，因此，先前一直未能给出非端部接触式少片根部加强 型变截面主副簧端点力的计算方法，不能满足非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、可靠的非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、 可靠的非端部接触式少片根部加强型主副簧端点力的确定方法，其流程图，如图1所示。非 端部接触式少片根部加强型主副簧为对称结构，可将对称的一半弹簧看作悬臂梁，即将对 称中心线看作一半弹簧的固定根部，将主簧端部受力点和副簧端部接触受力点分别看作一 半对称结构主簧端点和副簧端点，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，其中，斜线段对钢板弹簧起加强作用。主簧1的各片根部之间和与副簧3及其各 片根部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。其中，非端部接触式少片根部加强 型主副簧的宽度为b，安装间距的一半1 3,斜线段的长度为Δ1，弹性模量为E;主簧片数为m， 主簧的一半长度为Lm，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l2Mp;各片主簧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 yM=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为hu，各片主 簧的抛物线段的厚度比为hzhH/hsMp，各片主簧的端部平直段的长度 /1 ;=皮/?、φ. /= 1.2,... ,/H..副簧的一半长度为La，副簧触点与主簧端点的水平距离为1Q = Lm-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 l2Ap;副簧片数为η，各片副簧的根部平直段的厚度为h2A，副簧斜线段的端部厚度为h 2Ap，各片 斜线段的厚度比YA = h2Ap/h2A;各片副簧的端部平直段的厚度为hAlj，各片副簧的抛物线段 的厚度比为0Aj = hAlj/h2Ap，各片副簧的端部平直段的长度Gi/z/Cmp，副簧1触 点与主簧三抛物线段之间垂向距离为主副簧间隙L当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧触 点与第m片主簧的抛物线段内某点相接触；当主副簧接触之后，各片主簧和副簧的端点受力 不相等，且第m片主簧除了受端点力之外，还受副簧的端点支撑力。在各片主簧和副簧的结 构参数、弹性模量、主副簧间隙及主副簧所承受载荷给定情况下，对非端部接触式少片根部 加强型主副簧的端点力进行计算。
[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端点 力的确定方法，其特征在于采用以下步骤：
[0005] (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：
[0006] 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Δ1，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l 2Mp，主簧斜线段的根 部到主簧端点的距离12M，副簧斜线段的厚度比YM，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段 的厚度比&，1 = 1，2，-_，!11，对端点受力情况下的各片主簧的端点变形系数63^1进行计算，即
[0007]
1 +
[0008] (2)端点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧在抛物线段与副簧接触点处 的变形系数G X-CD计算：
[0009] 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Δ1，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l 2Mp，主簧斜线段的根 部到主簧端点的距离12M，副簧斜线段的厚度比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
[0010]
[0011] (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-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Δ1，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1 2M，副簧斜线段的厚度比γΜ，副簧触点与主簧端点的水平距离1〇,主 簧片数m，对主副簧接触点处受力情况下的第m片主簧的端点变形系数G x-Epm?行计算，即
[0014] (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抛物线段与副簧 接触点处的变形系数G x-CDp计算：
[0015] 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，安装间距的一半13,斜 线段的长度A 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 ，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离12M，副簧斜线段的厚度比γΜ，副簧触点与主簧端 点的水平距离1〇,主簧片数m，对主副簧接触点处受力情况下的第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，SP
[0016]
[0017] (5)端点受力情况下的各片根部加强型变截面副簧的端点变形系数Gx-e/u及η片叠 加副簧的总端点变形系数Gx-ΕΑΤ计算：
[0018] 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Δ1，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1挪，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^，」=1，2，一，11，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
[0019]
[0020] 根据副簧片数n，各片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G x-ΕΑΤ进行计算，ΒΡ
[0021]
j -^ ' Λ-n^y
[0022] (6)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刚度计 算：
[0023] I步骤:主副簧接触之前的各片主簧的一半刚度KMi计算：
[0024] 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
[0025]
[0026] II步骤:主副簧接触之后的各片主簧的一半刚度Kmm计算：
[0027] 根据主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h2M，步骤（1)中计算得到的Gx-El，步 骤⑵中计算得到的G x-⑶，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)中计算所得到的GX-EAT，可对主副簧接触之后的各片主簧的一半刚度1(_进行计算，即
[0028]
[0029] III步骤:各片副簧的一半刚度KAj计算：
[0030] 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)中计算所得到的 Gx-E/u，对各片副簧的一半刚度K/u进行计算，BP
[0031]
[0032] (7)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端点力确 定：
[0033] i步骤:g[J簧起作用载荷Ρκ计算：
[0034] 根据主副簧间隙δ，主簧片数m，各片主簧的根部平直段厚度h2M，I步骤中计算得到 的K Ml，及步骤⑵中计算所得到的GX-CD，对副簧起作用载荷Ρκ进行计算，即
[0035]
[0036] ii步骤:各片主簧的端点力Pi确定：
[0037] 根据非端部接触式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Ρκ，Ι步骤中计算得到的KMl，及II步骤中计算所得到的KMAl，对各片主 簧的端点力Pi进行确定，BP
[0038]
[0039] 其中，当P彡Ρκ/2时，主副簧未接触，即仅主簧起作用情况下的各片主簧的端点 力；当Ρ>Ρκ/2时，h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；
[0040] iii步骤:各片副簧的端点力PAj确定：
[0041] 根据非端部接触式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，其中，Ρ>Ρκ/2;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，i步骤中计算得到的Ρκ，步骤⑵中计算得到的GX-CD，步骤(4)中计算得到 的G x-CDp，及步骤(5)中计算得到的Gx-EAT，II步骤中计算得到的K·，及III步骤中计算所得到 的K/u，对各片副簧的端点力P/u进行确定，即
[0042]
[0043]本发明比现有技术具有的优点
[0044]由于主副簧的根部设有斜线加强段、各片主簧的端部平直段非等构、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，因此，各片 主簧和副簧端点力的分析计算非常复杂，先前一直未能给出非端部接触式少片根部加强型 变截面主副簧端点力的计算方法。本发明可根据非端部接触式少片根部加强型主副簧的各 片主簧和副簧的结构参数、主副簧间隙、弹性模量及主副簧所承受载荷，对非端部接触式少 片根部加强型主副簧的各片主簧和各片副簧的端点力进行精确计算。通过实例及ANSYS仿 真验证可知，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主副簧的各片 主簧和副簧的端点力值，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】
[0045] 为了更好地理解本发明，下面结合附图做进一步的说明。
[0046] 图1是非端部接触式少片根部加强型主副簧端点力的确定流程图；
[0047] 图2是非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；
[0048]图3是实施例的第1片主簧的ANSYS变形仿真云图；
[0049] 图4是实施例的第2片主簧的ANSYS变形仿真云图；
[0050] 图5是实施例的1片副簧的ANSYS变形仿真云图。 具体实施方案
[0051 ]下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。
[0052]实施例:某非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13 = 55mm，斜线段的长度Δ 1 = 30mm，弹性模量E = 200GPa。主簧片数m = 2，主簧的一 半长度LM=575mm，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离1?ip = Lm-13-A l=490mm，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h2MP = 10.23mm，主簧斜线段的厚度比γ M = haiP/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eFhn/ha^O.eg;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。副 簧片数n = l，该片副簧的一半长度LA=525mm，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l2Ap =La- 13_ Δ 1 = 290mm，g[J簧斜线段的根部到副簧端点的距离12A = La- 13 = 320mm; 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，g橫斜线段的厚度比γ a=h2AP/ h2A = 0.9 3;该片副簧的端部平直段的厚度hAi 1 = 8mm，g[J簧抛物线的厚度比βΑ? = hAi i/h2AP = 0.62。主副簧间隙δ = 25.56_，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，副簧触点与主簧端点的水平距离1q = Lm_La= 200mm。在该非端部接触式少片根 部加强型变截面主副簧弹簧所受载荷的一半即单端点载荷P = 3040N情况下，根据各片主簧 和副簧的结构参数、主副簧间隙、主副簧所受载荷，对该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端点力进彳丁确定。
[0053]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端点力的确定方法，其 确定流程如图1所示，具体步骤如下：
[0054] (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： [0055]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 = 60mm，斜线段的长度 Δ l = 30mm，弹性模量E = 200GPa;主簧的一半长度LM = 575mm，主簧抛物线段的根部到主簧 端点的距离hMP = 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 = 〇.59,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-EdPG x-E2分别进行计算，即
[0056]
[0058] (2)端点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧在抛物线段与副簧接触点处 的变形系数GX-CD计算：
[0059]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 = 60mm，斜线段的长度 Δ l = 30mm，弹性模量E = 200GPa;主簧的一半长度LM = 575mm，主簧抛物线段的根部到主簧 端点的距离1：μρ = 490πιπι，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γ μ = 0.93，副簧触点与主簧端点的水平距离1 〇 = 200mm，主簧片数m = 2，对端点受力情 况下的第2片主簧在抛物线段与副簧接触点处的变形系数GX-CD进行计算，即 [0060]
[0061] (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-Ep2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 = 60mm，斜线段的长度 Δ l = 30mm，弹性模量E = 200GPa;主簧的一半长度LM = 575mm，主簧抛物线段的根部到主簧 端点的距离1：μρ = 490πιπι，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γ μ = 0.93，副簧触点与主簧端点的水平距离1 〇 = 200mm，主簧片数m = 2，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^[)2进行计算，即
[0062]
[0063] i Μ
[0064] (4)主副簧接触点受力情况下的第2片根部加强型变截面主簧在抛物线段与副簧 接触点的变形系数G x-〇)Ρ计算：
[0065] 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 = 60mm，安装间距的一 半l3 = 55mm，斜线段的长度Δl = 30mm，弹性模量E = 200GPa;主簧的一半长度Lm=575mm，主 簧抛物线段的根部到主簧端点的距离hMP = 490mm，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离12M =520mm，主簧斜线段的厚度比γΜ=0.93,g[J簧触点与主簧端点的水平距离10 = 200mm，主簧 片数m = 2,对主副簧接触点处受力情况下的第2片主簧在抛物线段与副簧接触点处的变形 系数Gx-GDp进行计算，BP
[0066]
[0067] (5)端点受力情况下的各片根部加强型变截面副簧的端点变形系数Gx-e/u及η片叠 加副簧的总端点变形系数Gx-EAT计算：
[0068] 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 = 60mm，斜线段的长度 Δ 1 = 30mm，弹性模量E = 200GPa; g[J簧的一半长度La=375mm，g[J簧的片数η = 1，副簧抛物线 段的根部到副簧端点的距离l2Ap = LA-l3-Al = 290mm，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离 12a=La_13 = 320mm，该片副簧的斜线段的厚度比γΑ=0.93,抛物线段的厚度比βΑ? = 0.62， 对端点受力情况下的该片副簧的端点变形系数Gx-em进行计算，BP
[0069]
[0070] 根据副簧片数n=l及副簧端点变形系数GX-EA1，对η片叠加副簧的总端点变形系数 Gx-EAT，即
[0071]
[0072] (6)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刚度计 算：
[0073] I步骤:主副簧接触之前的各片主簧的一半刚度Km计算：
[0074] 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 到的Gx- E1 = 107.53mm4/N和Gx-E2 = 113.42mm4/N，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
[0075]
[0076]
[0077] II步骤:主副簧接触之后的各片主簧的一半刚度Kmm计算：
[0078] 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 h2A= 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-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 = 73 · 50mm4/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Κμα4ΡΚμα2分别进行计算，即
[0079]
[0080]
[0081] III步骤:各片副簧的一半刚度K/u计算：
[0082] 根据副簧片η = 1，该片副簧的根部平直段的厚度h2A=14mm，及步骤(5)中计算得到 的Gx-eai = 73.50mm4/N，对该片副簧的一半刚度Και进行计算，即
[0083]
[0084] (7)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确 定：
[0085] i步骤:g[J簧起作用载荷Ρκ的计算：
[0086] 根据主副簧间隙δ = 25.56πιπι，主簧片数m = 2,各片主簧的根部平直段的厚度h2M = 11mm，I步骤中计算得到的Kmi = 12.38N/mm和Km2 = 11.74N/mm，及步骤(2)中计算得到的Gx 一 cd =44.86mm4/N，对副簧起作用载荷Ρκ进行计算，即
[0087]
[0090]
[0088] ii步骤:各片主簧的端点力Pi确定：[0089] 根据该非端部接触式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Ρκ = 3116.2N，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 = 16 · 79N/ _，对第1片主簧和第2片主簧的端点力?1和内分别进行确定，即
[0091] /-1 /-1
[0092] iii步骤:各片副簧的端点力PAj确定：
[0093] 根据该非端部接触式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= 11mm，副簧片数n= 1，该片 副簧的根部平直段的厚度h2A= 14mm，步骤(2)中计算所得到的Gx-〇) = 44.86mm4/N，步骤(4) 中计算所得到的Gx-cdp = 23.29mm4/N，及步骤(5)中计算所得到的Gx-eat = 73.50mm4/N，II步骤 中计算所得到的Kmai = 12.38N/mm和Kma2 = 16.79N/mm，III步骤中计算所得到的Και = 37.33N/ mm，及i步骤中计算所得到的Ρκ=3116.2N，对该片副簧的端点力Pai进行确定，即
[0094]
j=\ /=1
[0095] 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弹性模量，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 = Ρ-Ρκ/2= 1481.90N，对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fMAi = 50.50mm、第2片主簧在端点位置处的最大变形量fMA2 = 50.50mm、第1片副簧在端点位置处的最大变形量f μ = 17.43mm。
[0096] 可知，在相同载荷情况下，该钢板弹簧的第1片和第2片主簧、及第1片副簧最大变 形的4吧￥3仿真验证值€_ = 50.5〇111111、€_ = 50.5〇111111、€41 = 17.43111111，分别与变形解析计算值
[0097]
[0098]
[0099]
[0100]相吻合，相对偏差分别仅为〇 . 59%、0.59%、0.23% ;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端点力的确定方法是正确的，所确定的各片主簧和副簧 的端点力值是准确、可靠的。
【主权项】
1.非端部接触式少片根部加强型主副黃端点力的确定方法，其中，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是由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直 段4段构成，斜线段对弹黃根部起加强作用;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，副黃触点与主黃抛物线段内某点相接触，即主副黃为非端部接 触式；当主副黃接触之后，各片主副黃的端点力不相同，且与副黃相接触的1片主黃除了受 端点力之外，还受副黃触点支撑力的作用;在各片主黃和副黃的结构参数、主副黃间隙、弹 性模量及主副黃所承受载荷给定情况下，对非端部接触式少片根部加强型主副黃的各片主 黃和副黃的端点力进行计算，具体计算步骤如下： (1 )端点受力情况下的各片根部加强型变截面主黃的端点变形系数Gx-Ei计算： 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Δ 1，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，副黃斜线段的厚度比TM，主黃片数m，其中，第i片主黃的抛物线段的厚 度比权，1 = 1，2，-，，111，对端点受力情况下的各片主黃的端点变形系数店-61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抛物线段与副黃接触点处的变 形系数Gx-eD计算： 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Δ 1，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，主黃斜线段的根部到 主黃端点的距离12M，副黃斜线段的厚度比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-gd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-Epm计 算： 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Δ 1，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，副黃斜线段的厚度比TM，副黃触点与主黃端点的水平距离1〇,主黃片 数m，对主副黃接触点处受力情况下的第m片主黃的端点变形系数Gx-Epm进行计算，即(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： 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，安装间距的一半13,斜线段 的长度A 1，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，副黃斜线段的厚度比TM，副黃触点与主黃端点的水 平距离1〇,主黃片数m，对主副黃接触点处受力情况下的第m片主黃在抛物线段与副黃接触 点处的变形系数Gx-GDp进行计算，即(5) 端点受力情况下的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Δ 1，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 畐IJ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βw，j = l，2，…，n，对端点受力情况下的各片副黃的端点变形系数Gx-EA逊行计算，即根据副黃片数n，各片副黃的端点变形系数Gx-eaj，对η片叠加副黃的总端点变形系数 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，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) 中计算所得到的Gx-eat，可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)中计算所得到的Gx-ew，对 各片副黃的一半刚度Kw进行计算，即(7) 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端点力确定： i步骤:副黃起作用载荷Ρκ计算： 根据主副黃间隙δ，主黃片数m，各片主黃的根部平直段的厚度h2M，I步骤中计算得到的 Kmi，及步骤(2)中计算所得到的Gx-cd，对副黃起作用载荷Ρκ进行计算，即ii步骤:各片主黄的端点力Pi确定： 根据非端部接触式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Pi进行确定，即其中，当Ρ《Ρκ/2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Ρ〉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:各片副黃的端点力Pa補定： 根据非端部接触式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，其 中，Ρ〉Ρκ/2;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-cd，步骤(4)中计算得到的 Gx-cdp，及步骤(5)中计算得到的Gx-eat，II步骤中计算得到的Kmai，及III步骤中计算所得到的 Kaj，对各片副黃的端点力Pa逊行确定，即
【文档编号】G06F17/50GK105975656SQ201610268692
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】周长城, 于曰伟, 汪晓, 邵明磊, 王凤娟, 刘瑞军, 袁光明
【申请人】山东理工大学