本发明涉及车辆悬架少片变截面板簧，特别是车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的正向设计方法。
背景技术：
：随着汽车节能及轻量化政策的实施，少片变截面板簧因具有重量轻，材料利用率高，片间无摩擦或摩擦小，振动噪声低，使用寿命长等优点，日益受到车辆悬架专家、生产企业及车辆制造企业的高度关注，并且在车辆悬架系统中得到了广泛应用，其中，应用最为广泛的是等构式少片抛物线型变截面板簧。对于给定车辆悬架参数的板簧，不仅满足板簧夹紧刚度、悬架偏频及车辆行驶平顺性，板簧应力强度及车辆行驶安全性的设计要求，而且还应该满足装配夹紧后的板簧初始切线弧高及板簧安装的设计要求。通常为了满足车辆悬架偏频及板簧夹紧刚度特性，提高板簧可靠性和使用寿命的设计要求，通过各片板簧不同自由切线弧高，在装配夹紧之后满足板簧端部水平切线与板簧中心平直段之间的垂直距离即板簧初始切线弧高的设计要求；同时，使首片板簧或前几片板簧产生一定的预夹紧压应力，从而提高板簧可靠性和使用寿命。其中，板簧片数，各片板簧的结构参数及自由切线弧高，决定着板簧的夹紧刚度、应力强度及预夹紧应力，并且影响悬架偏频及车辆行驶的平顺性和安全性。然而，据所查资料可知，一直未曾给出准确可靠的基于车辆悬架参数的等构式少片抛物线型变截面板簧的板簧片数和各片板簧结构参数及自由切线弧高的正向设计方法，因此，不能满足车辆快速发展及对悬架少片抛物线型变截面板簧现代化cad设计的要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对等构式少片抛物线型变截面板簧提出了更高的要求，因此，必须建立一种准确、可靠的车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的正向设计方法，为基于车辆悬架参数的等构式少片抛物线型变截面板簧的板簧片数及各片板簧参数的正向开发设计提供可靠的技术方法，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性和安全性及对等构式少片抛物线型变截面板簧的设计要求，提高产品的设计水平，可靠性和使用寿命及车辆行驶全性；同时，降低产品的设计及试验费用，加快产品开发速度。技术实现要素：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、可靠的车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的正向设计方法，其设计流程图，如图1所示。首片板簧根部平直段的厚度和端部平直段的厚度，分别大于其他各片板簧的根部平直段的厚度和端部平直段的厚度，即非等构式少片抛物线型变截面板簧。非等构式少片抛物线型变截面板簧为以中心穿装孔对称的结构，将对称中心线看作为一半板簧的根部固定端，将端部受力点看作为板簧端点，其一半对称夹紧结构示意图如图2所示，包括，板簧1，根部垫片2，端部垫片3。板簧1的一半跨度为lt，由根部平直段、抛物线段和端部平直段三段所构成，根部平直段用于骑马螺栓装配夹紧。板簧片数为n，其中，2≤n≤5；各片板簧的根部平直段的一半长度l0，宽度为b，弹性模量为e；各片板簧的根部平直段的厚度h2i，端部平直段厚度h1i，抛物线段的厚度比为βi＝h1i/h2i，端部平直段的长度为各片板簧的根部之间设有根部垫片2，根部垫片厚度为δc。各片板簧的端部之间设有端部垫片3，端部垫片的厚度为δe，端部垫片的材料为碳纤维复合材料，以降低板簧工作所产生的摩擦噪声。板簧端部水平切线与板簧根部平直段之间的垂直距离，即板簧切线弧高。由于首片板簧的受力复杂，通过各片板簧的自由切线弧高，确保装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高满足设计要求；同时，使首片或前几片板簧受预夹紧压应力，而末片或后几片板簧受预夹紧拉应力，提高板簧可靠性和使用寿命。各片板簧在未经骑马螺栓装配夹紧之前的切线弧高即为各片板簧的自由切线弧高hg0i，骑马螺栓装配夹紧后的各片板簧的切线弧高即为板簧初始切线弧高hgci，其中，首片板簧的初始切线弧高为hgc1，骑马螺栓装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力为σyi，i＝1,2,…,n。根据车辆单轮悬架板簧所承受的额定载荷及在额定载荷下悬架系统的偏频和剩余切线弧高的设计要求值，板簧宽度和安装结构参数、弹性模量和许用应力，根部垫片和端部垫片的厚度，对车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的片数和各片板簧结构参数及自由切线弧高进行正向设计。为解决上述技术问题，本发明所提供的车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的正向设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：(1)车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的片数n及各片根部平直段厚度h2i的设计：a步骤：车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧夹紧刚度kc的设计根据车辆单轮悬架弹簧所承受的额定载荷pn，及悬架系统在额定载荷下的偏频设计要求值f0s，对车辆悬架等构式少片抛物线型变截面板簧的夹紧刚度kc进行设计，即其中，g＝0.98m/s2；b步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的等效单片根部平直段厚度h2e的设计首先，选取等效单片抛物线型变截面板簧的抛物线段的厚度比βe，其中，βe的选取范围为0.5～0.6；然后，根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt，宽度b，弹性模量e，根部平直段的一半长度l0，a步骤设计得到的kc，非等构式少片抛物线型变截面板簧的等效单片根部平直段厚度h2e进行设计，即c步骤：各片非等构式少片抛物线型变截面板簧的根部平直段厚度的最大许用厚度[h2]的确定：根据少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt，弹性模量e，根部平直段的一半长度l0，车辆单轮悬架弹簧所承受的额定载荷pn，在额定载荷下的板簧许用应力[σ]，a步骤中设计得到的kc，b步骤中所选取的βe，对各片非等构式少片抛物线型变截面板簧的根部平直段厚度的最大许用厚度[h2]进行确定，即d步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的板簧片数n的设计根据b步骤设计得到的h2e，c步骤中确定的[h2]，对非等构式少片抛物线型变截面板簧的最少片数的理论计算值nminr计算，即对计算得到的nminr向上圆整，得该非等构式少片抛物线型变截面板簧的板簧片数n；e步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧根部平直段厚度h2i的设计首先，根据c步骤设计得到的[h2]，选取首片板簧的根部平直段的厚度h21，且使h21≤[h2]；然后，根据b步骤中设计得到的h2e，d步骤中设计得到的n，及所选取的h21，对非等构式少片抛物线型变截面板簧除首片板簧之外其他各片板簧的根部平直段的厚度h2i进行设计，i＝2,3,…,n，即(2)车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧抛物线段厚度比βi，端部平直段厚度h1i和长度l1i，及各片板簧抛物线段不同位置x处的厚度hpi(x)设计：i步骤：首片板簧的抛物线段厚度比β1与端部平直段的厚度h11和长度l11的设计首先，根据首片板簧端部吊耳厚度的设计要求，选取首片板簧端部平直段厚度h11；然后，根据所选择的首片板簧端部平直段厚度h11，步骤(1)的e步骤中设计所得到的首片板簧根部平直段厚度h21，对首片板簧的抛物线段厚度比β1和端部平直段的长度l11进行设计，即β1＝h11/h21,l11＝β12(lt-l0)；ii步骤：首片板簧的夹紧刚度kc1的计算根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt，宽度b，弹性模量e，根部平直段的一半长度l0，步骤(1)中设计得到的度h21，i步骤中所选择的β1，对首片板簧的夹紧刚度kc1进行计算，即iii步骤：其他各片板簧的抛物线段厚度比βi与端部平直段厚度h1i和长度l1i的设计根据车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt，宽度b，弹性模量e，根部平直段的一半长度l0，步骤(1)中设计得到的kc，n，h2i，ii步骤中计算得到的kc1，对除首片板簧之外的其他各片板簧的抛物线段厚度比βi与端部平直段的厚度h1i和长度l1i进行设计，i＝2,3,…,n，即h1i＝βih2i,i＝2,3,…,n；iv步骤：各片非等构式抛物线型变截面板簧的抛物线段不同位置x处厚度hpi(x)的设计根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt，根部平直段的一半长度l0，步骤(1)中设计所得到的n，h2i，iii步骤中设计得到的l1i，以板簧端点为坐标原点，以端点到板簧中心的方向为x轴的正方向，对各片非等构式抛物线型变截面板簧在抛物线段不同位置x处的厚度hpi(x)进行设计，i＝1,2,…,n，即(3)车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧初始切线弧高hgci的设计：①步骤：骑马螺栓装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高hgc1的设计根据车辆单轮悬架弹簧所承受的额定载荷pn，在额定载荷下等构式少片抛物线型变截面板簧剩余切线弧高的设计要求值hgsy，步骤(1)中计算得到的kc，对车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧骑马螺栓装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高hgc1进行设计，即②步骤：骑马螺栓装配夹紧后的其他各片板簧初始切线弧高hgci的设计根据根部垫片厚度δc，端部垫片厚度δe，步骤(1)中设计得到的n，h2i，步骤(2)中设计得到的h1i，i＝2,3,…,n，及①步骤中设计得到的hgc1，对非等构式少片抛物线型变截面板簧骑马螺栓装配夹紧后除首片板簧之外的其他各片板簧的初始切线弧高hgci进行设计，即hgci＝hgc1+(h2i-h1i)-(δe-δc)，i＝2,3,…,n；(4)车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的最大限位挠度fmax的设计：根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt，板簧宽度b，根部平直段的一半长度l0，板簧在冲击载荷下的最大许用应力[σmax]，步骤(1)中设计得到的kc，n和h2i，i＝1,2,…,n，对车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的最大限位挠度fmax进行设计，即(5)车辆悬架各片非等构式抛物线型变截面板簧的自由切线弧高hg0i的设计：i步骤：额定载荷下首片板簧根部最大应力σmaxn1的计算根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt，板簧宽度b，根部平直段的一半长度l0，车辆单轮板簧所承受的额度载荷pn，步骤(1)中设计得到的n，h2i，i＝1,2,…,n，对非等构式少片抛物线型变截面板簧在额定载荷下的根部最大应力σmaxn1进行计算，即ii步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧之间应力厚度方之差的确定根据首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]，步骤(1)中设计得到的n和h21，i步骤中计算得到的σmaxn1，对非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧之间的应力厚度方之差进行确定，即iii步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧预夹紧应力σyi的匹配设计根据首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]，步骤(1)中设计得到的n和h2i，i步骤中计算得到的σmaxn1，ii步骤中所确定的对非等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力σyi进行匹配设计，i＝1,2,…,n，即iv步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧端点力fi的计算：根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt，板簧的宽度b，根部平直段的一半长度l0；步骤(1)中设计得到的n和h2i，及iii步骤中匹配设计得到的σyi，对非等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的夹紧端点力fi进行计算，i＝1,2,…,n，即v步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧自由切线弧高hg0i的设计：步骤(1)中所得到的n和kc，步骤(2)中计算得到的kc1，步骤(3)中所确定的hgci，iv步骤中计算得到的fi，对非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的自由切线弧高hg0i进行设计，i＝1,2,…,n，即本发明比现有技术具有的优点先前对于给定车辆悬架参数及额定载荷的非等构式少片抛物线型变截面板簧的设计，一直未曾给出准确可靠的非等构式少片抛物线型变截面板簧的板簧片数及各片板簧参数的正向设计方法，不能满足车辆快速发展及对悬架少片变截面板簧现代化cad设计的要求。本发明可根据车辆单轮悬架板簧所承受的额定载荷及在额定载荷下悬架系统的偏频和剩余切线弧高的设计要求值，板簧宽度和安装结构参数、弹性模量和许用应力，根部垫片和端部垫片的厚度，对车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的片数和各片板簧结构参数及自由切线弧高进行正向设计。通过样机试验测试可知，所提供的车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的正向设计方法是正确，可得到准确可靠的板簧片数、各片板簧的厚度和自由切线弧高，初始切线弧高和最大限位挠度的参数设计值，满足板簧夹紧刚度及悬架偏频，板簧初始切线弧高及在额定载荷下的剩余切线弧高的设计要求值，并且满足板簧在额定载荷下的许用应力及在冲击载荷下的最大许用应力的强度要求，提高悬架板簧的可靠性及使用寿命。同时，利用该方法还可提供车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的开发设计水平，产品质量，降低设计及试验测试费用，加快产品开发速度。附图说明为了更好地理解本发明，下面结合附图做进一步的说明。图1是车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的正向设计流程图；图2是非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半夹紧结构示意图。具体实施方式下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。实施例一：某车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的宽度b＝60mm，板簧的一半跨度lt＝550mm，弹性模量e＝200gpa，根部平直段的一半长度l0＝50mm。车辆单轮悬架板簧所承受的额定载荷pn＝8000n，板簧在额定载荷下的剩余切线弧高hgsy＝30mm。板簧在额定载荷下的许用应力[σ]＝500mpa，首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]＝450mpa，首片板簧在冲击载荷下的最大许用应力[σmax]＝900mpa。悬架在额定载荷下的偏频设计要求值f0s＝2.0hz。根部垫片厚度δc＝3mm，端部垫片厚度δe＝6mm。根据车辆悬架参数及偏频设计要求值，悬架板簧的安装结构参数和板簧在额定载荷下的剩余切线弧高的要求，弹性模量和许用应力，根部垫片和端部垫片的厚度，对该车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的片数及各片板簧的结构参数进行正向设计。本发明实例所提供的车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的正向设计方法，其正向设计流程如图1所示，具体设计步骤如下：(1)车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的片数n及各片根部平直段厚度h2i的设计：a步骤：车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧夹紧刚度kc的设计根据车辆单轮悬架弹簧所承受的额定载荷pn＝8000n，及悬架系统在额定载荷下的偏频设计要求值f0s＝2.0hz，对车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的夹紧刚度kc进行设计，即其中，g＝0.98m/s2；b步骤：车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的等效单片根部厚度h2e的设计首先，选取等效单片抛物线型变截面板簧的抛物线段的厚度比βe＝0.55，然后，根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝550mm，宽度b＝60mm，弹性模量e＝200gpa，根部平直段的一半长度l0＝50mm，a步骤设计得到的kc＝128.91n/mm，非等构式少片抛物线型变截面板簧的等效单片根部厚度h2e进行设计，即c步骤：车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧根部厚度的最大许用厚度[h2]的确定：根据少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝550mm，弹性模量e＝200gpa，根部平直段的一半长度l0＝50mm，车辆单轮悬架弹簧所承受的额定载荷pn＝8000n，在额定载荷下的板簧许用应力[σ]＝500mpa，a步骤中设计得到的kc＝128.91n/mm，b步骤中选取的等效单片抛物线型变截面板簧的抛物线段的厚度比βe＝0.55，对各片抛物线型变截面板簧的根部平直段厚度的最大许用厚度[h2]，即d步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的板簧片数n的设计根据b步骤设计得到的等效单片根部厚度h2e＝17.5mm，c步骤中的最大许用厚度[h2]＝12.7mm，对非等构式少片抛物线型变截面板簧的最少片数的理论计算值nminr计算，即对计算得到的nminr向上圆整，得该非等构式少片抛物线型变截面板簧的板簧片数n＝3；e步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧根部平直段厚度h2i的设计：首先，根据c步骤设计得到的最大许用厚度[h2]＝12.7mm，选择首片板簧的根部平直段的厚度h21＝12.7mm，其中，满足h21≤[h2]；然后，根据b步骤中设计得到的h2e，d步骤中设计得到的板簧片数n＝3，及所选择的首片板簧的根部平直段的厚度h21＝12.7mm，对非等构式少片抛物线型变截面板簧除首片板簧之外其他各片板簧的根部平直段的厚度h2i进行设计，i＝2,3，即(2)车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧抛物线段厚度比βi，端部平直段厚度h1i和长度l1i，及各片板簧抛物线段不同位置x处的厚度hpi(x)设计：i步骤：首片板簧的抛物线段厚度比β1与端部平直段的厚度h11和长度l11的设计首先，根据首片板簧端部吊耳厚度的设计要求，选择首片板簧端部平直段厚度h11＝8mm；然后，根据所选择的首片板簧端部平直段厚度h11＝8mm，步骤(1)的e步骤中设计得到的首片板簧根部平直段厚度h21＝12.7mm，对首片板簧的抛物线段厚度比β1与端部平直段的长度l11进行设计，即β1＝h11/h21＝0.6299,l11＝β12(lt-l0)＝198.4mm；ii步骤：首片板簧的夹紧刚度kc1的计算根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝550mm，宽度b＝60mm，弹性模量e＝200gpa，根部平直段的一半长度l0＝50mm，步骤(1)中设计得到的度h21＝12.7mm，i步骤中设计得到的β1＝0.6299，对首片板簧的夹紧刚度kc1进行计算，即iii步骤：其他各片板簧的抛物线段厚度比βi与端部平直段厚度h1i和长度l1i的设计根据车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝550mm，宽度b＝60mm，弹性模量e＝200gpa，根部平直段的一半长度l0＝50mm，步骤(1)中设计得到的kc＝128.91n/mm，n＝3，h22＝11.8mm，h23＝11.8mm，ii步骤中计算得到的kc1＝44.562n/mm，对除首片板簧之外的其他各片板簧的抛物线段厚度比βi与端部平直段的厚度h1i和长度l1i的进行设计，i＝2,3，即h12＝β2h22＝5.7mm,h13＝β3h23＝5.7mm；iv步骤：各片非等构式抛物线型变截面板簧的抛物线段不同位置x处厚度hpi(x)的设计根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝550mm，根部平直段的一半长度l0＝50mm，步骤(1)中设计所得到的n＝3，h21＝12.7mm，h22＝11.8mm，h23＝11.8mm，i步骤和iii步骤中设计得到的l11＝198.4mm,l12＝115.3mm,l13＝115.3mm,以板簧端点为坐标原点，以端点到板簧中心的方向为x轴的正方向，对各片非等构式抛物线型变截面板簧在抛物线段不同位置x处的厚度hpi(x)进行设计，i＝1,2,…,n，即其中，设计得到的各片板簧在抛物线段不同位置x处的厚度hp1(x)、hp2(x)和hp3(x)设计值分别如下表1和表2所示，表1首片板簧抛物线段不同位置x处的厚度hp1(x)设计值x/mm198.4228.4258.4288.4318.4348.4378.4408.4438.4468.4498.4500hp1(x)/mm8.08.589.139.6510.1310.6011.0511.4811.8912.2912.6812.7表2第2片和第3片板簧抛物线段不同位置x处的厚度hp2(x)和hp3(x)设计值(3)车辆悬架等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧初始切线弧高hgci的设计：①步骤：骑马螺栓装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高hgc1的设计根据车辆单轮悬架弹簧所承受的额定载荷pn＝8000n，在额定载荷下等构式少片抛物线型变截面板簧剩余切线弧高的设计要求值hgsy＝30mm，步骤(1)中计算得到的kc＝128.91n/mm，对车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧骑马螺栓装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高hgc1进行设计，即②步骤：骑马螺栓装配夹紧后的其他各片板簧初始切线弧高hgci的设计根据根部垫片厚度δc，端部垫片厚度δe，步骤(1)中设计得到的板簧片数n＝3，设计得到的h21＝12.7mm，h22＝11.8mm，h23＝11.8mm，步骤(2)中设计得到的h11＝8mm，h12＝5.7mm，h12＝5.7mm，及①步骤中设计得到的hgc1＝92.1mm，对非等构式少片抛物线型变截面板簧在骑马螺栓装配夹紧后除首片板簧之外的其他各片板簧的初始切线弧高hgci进行设计，i＝2,3，即hgc2＝hgc1+(h22-h12)-(δe-δc)＝92.9mm，hgc3＝hgc1+(h23-h13)-(δe-δc)＝92.9mm；(4)车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的最大限位挠度fmax的设计：根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝550mm，板簧宽度b＝60mm，根部平直段的一半长度l0＝50mm，板簧在冲击载荷下的最大许用应力[σmax]＝900mpa，步骤(1)中设计得到的kc＝128.91n/mm，n＝3和h21＝12.7mm，h22＝11.8mm，h23＝11.8mm，对车辆悬架等构式少片抛物线型变截面板簧的最大限位挠度fmax进行设计，即(5)车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧自由切线弧高hg0i的设计：i步骤：额定载荷下首片板簧根部最大应力σmaxn1的计算根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝550mm，板簧宽度b＝60mm，根部平直段的一半长度l0＝50mm，步骤(1)中设计得到的n＝3，h21＝12.7mm，h22＝11.8mm，h23＝11.8mm，车辆单轮板簧所承受的额度载荷pn＝8000n，对非等构式少片抛物线型变截面板簧在额定载荷下的首片板簧根部最大应力σmaxn1进行计算，即ii步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧之间应力厚度方之差的确定根据首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]＝450mpa，步骤(1)中设计得到的n＝3和h21＝12.7mm，i步骤中计算得到的σmaxn1＝498.72mpa，对非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧之间的应力厚度方之差进行确定，即iii步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧预夹紧应力σyi的匹配设计根据首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]＝450mpa，步骤(1)中设计得到的n＝3和h21＝12.7mm，h22＝11.8mm，h23＝11.8mm，i步骤中计算得到的σmaxn1＝498.72mpa，ii步骤中所确定的对非等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力σyi进行匹配设计，i＝1,2,…,n，即iv步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧端点力fi的计算：根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝550mm，板簧宽度b＝60mm，根部平直段的一半长度l0＝50mm；步骤(1)中设计得到的n＝3和h21＝12.7mm，h22＝11.8mm，h23＝11.8mm，及iii步骤中匹配设计得到的σy1＝-48.7mpa，σy2＝0mpa，σy3＝56.28mpa，对非等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的夹紧端点力fi进行计算，i＝1,2,3，即v步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧自由切线弧高hg0i的设计：步骤(1)中设计得到的n＝3和kc＝128.91n/mm，步骤(2)中计算得到的kc1＝51.54n/mm，步骤(3)中所确定的hgc1＝92.1mm，hgc2＝92.9mm，hgc3＝92.9mm，iv步骤中计算得到的f1＝-157.15n，f2＝0n，f3＝157.15n，对非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的自由切线弧高hg0i进行设计，i＝1,2,3，即通过样机试验测试可知，所提供的车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的正向设计方法是正确，可得到准确可靠的板簧片数及各片板簧参数设计值。实施例二：某车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的宽度b＝65mm，弹性模量e＝200gpa，板簧的一半跨度lt＝570mm，用于骑马螺栓装配夹紧的根部平直段的一半长度l0＝55mm。车辆单轮悬架弹簧所承受的额定载荷pn＝16500n，首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]＝450mpa，板簧在额定载荷下的许用应力[σ]＝500mpa，板簧在冲击载荷下的最大许用应力[σmax]＝900mpa。悬架在额定载荷下的偏频设计要求值f0s＝2.2hz。根部垫片厚度δc＝3mm，端部垫片厚度δe＝6mm。根据车辆悬架参数及偏频设计要求值，悬架板簧的安装结构参数和要求，弹性模量和许用应力，根部垫片和端部垫片的厚度，对该车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的片数及各片板簧的结构参数进行正向设计。采用与实施例一相同的设计方法和步骤，对该车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的片数及各片板簧的结构参数进行正向设计，具体设计步骤如下：(1)车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的片数n及各片根部平直段厚度h2i的设计：a步骤：车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧夹紧刚度kc的设计根据车辆单轮悬架弹簧所承受的额定载荷pn＝16500n，及悬架系统在额定载荷下的偏频设计要求值f0s＝2.2hz，对车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的夹紧刚度kc进行设计，即其中，g＝0.98m/s2；b步骤：车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的等效单片根部平直段厚度h2e的设计首先，选取等效单片抛物线型变截面板簧的抛物线段的厚度比βe＝0.55；然后，根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝570mm，宽度b＝65mm，弹性模量e＝200gpa，根部平直段的一半长度l0＝55mm，a步骤设计得到的kc＝321.71n/mm，非等构式少片抛物线型变截面板簧的等效单片根部平直段厚度h2e进行设计，即c步骤：车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧根部平直厚度的最大许用厚度[h2]的确定：根据少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝550mm，弹性模量e＝200gpa，根部平直段的一半长度l0＝55mm，车辆单轮悬架弹簧所承受的额定载荷pn＝16500n，在额定载荷下的板簧许用应力[σ]＝500mpa，a步骤中设计得到的kc＝321.71n/mm，b步骤选取的βe＝0.55，对各片非等构式抛物线型变截面板簧的根部平直段厚度的最大许用厚度[h2]进行确定，即d步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的板簧片数n的设计根据b步骤中设计得到的h2e＝23.8mm，c步骤中所确定的[h2]＝16.4mm，对非等构式少片抛物线型变截面板簧的最少片数的理论计算值nminr计算，即对计算得到的nminr向上圆整，得该非等构式少片抛物线型变截面板簧的板簧片数n＝4；e步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧根部平直段厚度h2i的设计：首先，根据c步骤设计得到的[h2]＝16.4mm，选取首片板簧的根部平直段的厚度h21＝16.0mm，且满足h21≤[h2]；然后，根据b步骤中设计得到的h2e＝23.8mm，d步骤中设计得到的n＝4，及所选取的h21＝16.0mm，对非等构式少片抛物线型变截面板簧除首片板簧之外其他各片板簧的根部平直段的厚度h2i进行设计，i＝2,3,4，即(2)车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧抛物线段厚度比βi，端部平直段厚度h1i和长度l1i，及各片板簧抛物线段不同位置x处的厚度hpi(x)设计：i步骤：首片板簧的抛物线段厚度比β1与端部平直段厚度h11和长度l11的设计首先，根据首片板簧端部吊耳厚度的设计要求，选取首片板簧端部平直段的厚度h11＝8mm；然后，根据步骤(1)的e步骤中设计得到的h21＝16.0mm，对首片板簧的抛物线段厚度比β1与端部平直段的长度l11进行设计，即β1＝h11/h21＝0.5625,l11＝β12(lt-l0)＝162.9mm；ii步骤：首片板簧的夹紧刚度kc1的计算根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝570mm，宽度b＝65mm，弹性模量e＝200gpa，根部平直段的一半长度l0＝55mm，步骤(1)中设计得到的h21＝16.0mm，i步骤中设计得到的β1＝0.5625，对首片板簧的夹紧刚度kc1进行计算，即iii步骤：其他各片板簧的抛物线段厚度比βi与端部平直段厚度h1i和长度l1i的设计根据车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝570mm，宽度b＝65mm，弹性模量e＝200gpa，根部平直段的一半长度l0＝55mm，步骤(1)中设计得到的kc＝128.91n/mm，n＝3，h22＝11.8mm，h23＝11.8mm，ii步骤中计算得到的kc1＝44.562n/mm，对除首片板簧之外的其他各片板簧的抛物线段厚度比βi与端部平直段的厚度h1i和长度l1i的进行设计，i＝2,3，即h12＝β2h22＝8.0mm,h13＝β3h23＝8.0mm,h14＝β4h24＝8.0mm；iv步骤：各片非等构式抛物线型变截面板簧的抛物线段不同位置x处厚度hpi(x)的设计根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝570mm，根部平直段的一半长度l0＝55mm，步骤(1)中设计所得到的n＝4，h21＝16.0mm，h22＝14.7mm，h23＝14.7mm，h24＝14.7mm，i步骤和iii步骤中设计得到的l11＝162.9mm,l12＝152.6mm,l13＝152.6mm,l14＝152.6mm，以板簧端点为坐标原点，以端点到板簧中心的方向为x轴的正方向，对各片非等构式抛物线型变截面板簧在抛物线段不同位置x处的厚度hpi(x)进行设计，i＝1,2,…,n，即其中，设计得到的首片板簧在抛物线段不同位置x处的厚度hp1(x)，见表3；第2、3和4片板簧在抛物线段不同位置x处的厚度hp2(x)、hp3(x)、hp4(x)设计值，见表4所示；表3首片板簧抛物线段不同位置x处的厚度hp1(x)设计值x/mm162.95192.95222.95252.95282.95312.95342.95372.95402.95432.95462.95492.95hp1(x)/mm9.09.7910.5311.2111.8612.4713.0613.6214.1514.6715.1715.65表4第2、3和4片板簧抛物线段不同位置x处的厚度hp2(x)和hp3(x)设计值(3)车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧初始切线弧高hgci的设计：①步骤：骑马螺栓装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高hgc1的设计根据车辆单轮悬架弹簧所承受的额定载荷pn＝16500n，在额定载荷下非等构式少片抛物线型变截面板簧的剩余切线弧高的设计要求值hgsy＝30mm，步骤(1)中设计得到的kc＝321.71n/mm，对车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧骑马螺栓装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高hgc1进行设计，即②步骤：骑马螺栓装配夹紧后的其他各片板簧初始切线弧高hgci的设计根据根部垫片厚度δc＝3mm，端部垫片厚度δe＝6mm，步骤(1)中设计得到的n＝4，h22＝14.7mm，h23＝14.7mm，h24＝14.7mm，步骤(2)中设计得到的h12＝8.0mm，h13＝8.0mm，h14＝8.0mm，及①步骤中设计得到的hgc1＝81.30mm，对非等构式少片抛物线型变截面板簧骑马螺栓装配夹紧后除首片板簧之外的其他各片板簧的初始切线弧高hgci进行设计，i＝2,3,4即hgc2＝hgc1+(h22-h12)-(δe-δc)＝85mm；hgc3＝hgc1+(h23-h13)-(δe-δc)＝85mm；hgc4＝hgc1+(h24-h14)-(δe-δc)＝85mm。(4)车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的最大限位挠度fmax的设计：根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝570mm，板簧宽度b＝65mm，根部平直段的一半长度l0＝55mm，板簧在冲击载荷下的最大许用应力[σmax]＝900mpa，步骤(1)中设计得到的kc＝321.71n/mm，n＝4和h21＝16mm，h22＝14.7mm，h23＝14.7mm，h24＝14.7mm，对车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的最大限位挠度fmax进行设计，即(5)车辆悬架各片等构式抛物线型变截面板簧的自由切线弧高hg0i的设计：i步骤：额定载荷下首片板簧根部最大应力σmaxn1的计算根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝570mm，板簧宽度b＝65mm，根部平直段的一半长度l0＝55mm，步骤(1)中设计得到的板簧片数n＝4，各片板簧的根部平直段的厚度h21＝16mm，h22＝14.7mm，h23＝14.7mm，h24＝14.7mm，车辆单轮板簧所承受的额度载荷pn＝16500n，对等构式少片抛物线型变截面板簧在额定载荷下的根部最大应力σmaxn1进行计算，即ii步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧之间应力厚度方之差的确定根据首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]＝450mpa，步骤(1)中设计得到的n＝4和h21＝16.0mm，i步骤中计算得到的σmaxn1＝488.27mpa，对非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧之间的应力厚度方之差进行确定，即iii步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧预夹紧应力σyi的匹配设计根据首片板簧在额度载荷下的许用应力[σ1]＝450mpa，步骤(1)中设计得到的n＝4和h21＝16mm，h22＝14.7mm，h23＝14.7mm，h24＝14.7mm，i步骤中计算得到的σmax1n＝488.27mpa，ii步骤中所确定的对非等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的预夹紧应力σyi进行匹配设计，i＝1,2,…,n，即iv步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧夹紧端点力fi的计算：根据非等构式少片抛物线型变截面板簧的一半跨度lt＝570mm，板簧的宽度b＝65mm，根部平直段的一半长度l0＝55mm；步骤(1)中设计得到的n＝4和h21＝16mm，h22＝14.7mm，h23＝14.7mm，h24＝14.7mm，及iii步骤中匹配设计得到的σy1＝-38.27mpa，σy2＝-15.21mpa，σy3＝15.21mpa，σy4＝45.62mpa，对非等构式少片抛物线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的夹紧端点力fi进行计算，i＝1,2,…,n，即v步骤：非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧自由切线弧高hg0i的设计：步骤(1)中设计得到的n＝4和kc＝321.71n/mm，步骤(2)中计算得到的kc1＝97.9n/mm，步骤(3)中所确定的hgc1＝81.3mm，hgc2＝85.0mm，hgc3＝85.0mm，hgc4＝85.0mm，iv步骤中计算得到的f1＝-206.10n，f2＝-68.70n，f3＝68.7n，f4＝206.10n，对非等构式少片抛物线型变截面板簧的各片板簧的自由切线弧高hg0i进行设计，i＝1,2,…,n，即通过样机试验测试可知，所提供的车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的正向设计方法是正确，可得到准确可靠的板簧片数及各片板簧的参数设计值，满足板簧夹紧刚度及悬架偏频，板簧初始切线弧高及在额定载荷下的剩余切线弧高的设计要求值，并且满足板簧在额定载荷下的许用应力及在冲击载荷下的最大许用应力的要求，提高悬架板簧的可靠性及使用寿命。同时，利用该方法还可提供车辆悬架非等构式少片抛物线型变截面板簧的开发设计水平，产品质量，降低设计及试验测试费用，加快产品开发速度。当前第1页12