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    重庆时时彩走势图杀号: 两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方法.pdf

    关 键 词:
    两级 主簧式非 偏频型 渐变 刚度 板簧副簧下料 长度 设计 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201710023247.9

    申请日:

    2017.01.12

    公开号:

    CN106777797A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/50申请日:20170112|||公开
    IPC分类号: G06F17/50 主分类号: G06F17/50
    申请人: 山东理工大学
    发明人: 周长城; 汪晓; 于曰伟; 赵雷雷; 陈海真; 王凤娟; 邵明磊
    地址: 255086 山东省淄博市高新技术产业开发区高创园A座313室
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201710023247.9

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方法,属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片第一级和第二级主簧及副簧的结构参数,弹性模量,骑马螺栓夹紧距,开始接触载荷,第一级主簧初始切线弧高,在副簧初始切线弧高设计和曲面形状计算的基础上,利用曲面微元及叠加原理,对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧各片副簧的下料长度进行设计。通过样机下料加工试验测试结果可知,本发明所提供的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方法是正确的,为两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧设计及现代化CAD软件来访奠定了可靠的技术基??;同时,利用该方法可节省材料,改善加工工艺,提高生产效率。

    权利要求书

    1.两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方法,其中,各片板簧为
    以中心穿装孔对称的结构,安装夹紧距的一半为骑马螺栓夹紧距的一半;将原一级渐变刚
    度板簧的主簧拆分设计为两级主簧,通过两级主簧和副簧的初始切线弧高及两级渐变间
    隙,提高半载情况下的车辆行驶平顺性;同时,为了确保满足第一级主簧应力强度设计要
    求,第二级主簧和副簧适当提前承担载荷,悬架在渐变载荷下的偏频不相等,即两级主簧式
    非等偏频型渐变刚度板簧;根据各片板簧的结构参数,弹性模量,骑马螺栓夹紧距,开始接
    触载荷,第一级主簧初始切线弧高,在副簧初始切线弧高确定和曲面形状计算的基础上,利
    用曲面微元及叠加原理,对两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧各片副簧的下料长度进行
    设计,具体设计步骤如下:
    (1)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的副簧初始切线弧高HgA0的确定:
    a步骤:第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM10b的计算
    根据第一级主簧首片的一半夹紧长度L11,第一级主簧片数n1,第一级主簧各片的厚度
    h1i,i=1,2,…,n1;第一级主簧的初始切线弧高HgM10,对第一级主簧末片下表面初始曲率半
    径RM10b进行计算,即
    <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>10</mn> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>L</mi> <mn>11</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>H</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>M</mi> <mn>10</mn> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>H</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>M</mi> <mn>10</mn> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>n</mi> <mn>1</mn> </msub> </munderover> <msub> <mi>h</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>;</mo> </mrow>
    b步骤:第二级主簧末片下表面初始曲率半径RM20b计算
    根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b,弹性模量E;第1次开始接触载荷
    Pk1;第一级主簧首片的一半夹紧长度L11,第一级主簧片数n1,第一级主簧各片的厚度h1i,i
    =1,2,…,n1;第二级主簧片数n2,第二级主簧各片的厚度h2j,j=1,2,…,n2,及a步骤中计算
    得到的RM10b,对第二级主簧首片下表面初始曲率半径RM20b进行计算,即
    <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>20</mn> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>10</mn> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <msubsup> <mi>Ebh</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>1</mn> <mi>e</mi> </mrow> <mn>3</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <msubsup> <mi>Ebh</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>1</mn> <mi>e</mi> </mrow> <mn>3</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <mn>6</mn> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>10</mn> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mn>11</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </msub> </munderover> <msub> <mi>h</mi> <mrow> <mn>2</mn> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>;</mo> </mrow>
    式中,第一级主簧根部重叠部分的等效厚度,
    c步骤:副簧首片上表面初始曲率半径RA0a的计算
    根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b,弹性模量E;第一级主簧首片的一
    半夹紧长度L11;第二级主簧片数n2,第二级主簧各片的厚度h2j,j=1,2,…,n2;第1次开始接
    触载荷Pk1,第2次开始接触载荷Pk2,及b步骤中计算得到的RM20b,对副簧首片上表面初始曲率
    半径RA0a进行计算,即
    <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>0</mn> <mi>a</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>20</mn> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <msubsup> <mi>Ebh</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>2</mn> <mi>e</mi> </mrow> <mn>3</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <msubsup> <mi>Ebh</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>2</mn> <mi>e</mi> </mrow> <mn>3</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <mn>6</mn> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mn>20</mn> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>11</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>
    hM2e为第一级主簧和第二级主簧的根部重叠部分等效厚度,
    e步骤:副簧初始切线弧高HgA0的确定
    根据副簧首片的一半夹紧长度LA1,c步骤值计算得到的RA0a,对副簧初始切线弧高HgA0进
    行确定,即
    <mrow> <msub> <mi>H</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>A</mi> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>0</mn> <mi>a</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msqrt> <mrow> <msubsup> <mi>R</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>0</mn> <mi>a</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>L</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </msqrt> <mo>;</mo> </mrow>
    (2)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的首片副簧初始曲面形状的计算:
    I步骤:首片副簧的等效端点力FA1e计算
    根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b,弹性模量E;首片副簧的厚度hA1;首
    片副簧的一半夹紧跨度LA1;步骤(1)中所确定的HgA0,对首片副簧的等效端点力FA1e进行计
    算,即
    <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> <mi>e</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>Ebh</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </mrow> <mn>3</mn> </msubsup> <msub> <mi>H</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>A</mi> <mn>10</mn> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mn>4</mn> <msubsup> <mi>L</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </mrow> <mn>3</mn> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
    II步骤:首片副簧任意位置变形系数GA1x计算
    根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b,骑马螺栓夹紧距的一半L0,弹性模
    量E;首片副簧的一半夹紧跨度LA1;以距离板簧对称中心L0/2位置为坐标原点,对首片副簧
    在任意位置x处的变形系数GA1x分别进行计算,即
    <mrow> <msub> <mi>G</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mo>&lsqb;</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mn>3</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>3</mn> <msubsup> <mi>L</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <msubsup> <mi>L</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </mrow> <mn>3</mn> </msubsup> <mo>&rsqb;</mo> </mrow> <mrow> <mi>E</mi> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> <mn>0</mn> <mo>&le;</mo> <mi>x</mi> <mo>&le;</mo> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>,</mo> </mrow>
    III步骤:首片副簧初始曲面形状fA1x的计算
    根据首片副簧的厚度hA1;I步骤中计算得到的FA1e,II步骤中计算得到的GA1x,以距离板
    簧对称中心L0/2的位置为坐标原点,对首片副簧的初始曲面形状fA1x进行计算,即
    <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>G</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mfrac> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> <mi>e</mi> </mrow> </msub> <msubsup> <mi>h</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </mrow> <mn>3</mn> </msubsup> </mfrac> <mo>,</mo> <mn>0</mn> <mo>&le;</mo> <mi>x</mi> <mo>&le;</mo> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>,</mo> </mrow>
    (3)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的首片副簧下料长度LA1C的设计:
    根据首片副簧的一半夹紧跨度LA1,骑马螺栓夹紧距的一半L0,以ΔL为曲面微元长度,
    将0~LA1划分N1=LA1/ΔL个曲面微元,依据步骤(2)中计算得到的首片副簧初始曲面形状
    fA1x及在任意位置xj处的曲面高度fA1xj,0≤xj≤LA1,j=1,2,…,N1+1,利用叠加原理对首片
    副簧的下料长度LA1C的进行设计,即
    <mrow> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> <mi>C</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mn>2</mn> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mn>1</mn> </msub> </munderover> <msqrt> <mrow> <msup> <mi>&Delta;L</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>f</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> <msub> <mi>x</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>f</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mn>1</mn> <msub> <mi>x</mi> <mi>j</mi> </msub> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>+</mo> <msub> <mi>L</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>;</mo> </mrow>
    (4)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的其他各片副簧下料长度的设计:
    根据副簧片数m,副簧首片的一半作用长度LA1T,其他各片副簧的一半作用长度LAkT,步
    骤(3)中设计得到的LA1C,对其他各片副簧的下料长度LAkC设计进行,k=2,…,m,即
    LAkC=LA1C-2(LA1T-LAkT),k=2,3…,m。

    说明书

    两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方法

    技术领域

    本发明涉及车辆悬架钢板弹簧,特别是两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧
    下料长度的设计方法。

    背景技术

    为了进一步提高车辆在半载情况下的行驶平顺性,可采用两级主簧式渐变刚度板
    簧,即将原一级渐变刚度板簧的主簧拆分为两级主簧;同时,为了确保主簧的应力强度,通
    常通过第一级主簧、第二级主簧和副簧初始切线弧高及两级渐变间隙,使第二级主簧和副
    簧适当提前承担载荷,从而降低第一级主簧的应力,即采用两级主簧式非等偏频型渐变刚
    度板簧悬架,其中,各片副簧下料长度的设计是否准确可靠,不仅影响板簧的复合夹紧刚度
    及车辆行驶平顺性,而且还影响材料节省率、加工工艺和生产效率。然而,由于两级主簧式
    非等偏频渐变刚度板簧的挠度计算非常复杂,且受副簧初始切线弧高设计和曲面形状计算
    的制约,先前一直未能给出两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方
    法,大都是通过样机加工下料试验进行加以确定,因此,不能满足车辆行业快速发展及悬架
    弹簧现代化CAD设计要求。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高,对渐变刚度板
    簧悬架提出了更高要求,因此,必须建立一种精确、可靠的两级主簧式非等偏频型渐变刚度
    板簧副簧下料长度的设计方法,为两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧设计及CAD软件开
    发奠定可靠的技术基础,满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性及对渐变刚度板簧的设
    计要求,提高两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的设计水平、产品质量和性能及车辆行
    驶平顺性和安全性;同时,改善加工工艺,提高材料节省率和生产效率,降低设计及试验费
    用。

    发明内容

    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、
    可靠的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方法,设计流程如图1所
    示。两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的一半对称结构如图2所示,是由第一级主簧1、第
    二级主簧2和副簧3组成。采用两级主簧,并通过第一级主簧1、第二级主簧2和副簧的初始切
    线弧高HgM10、HgM20和HgA0,在第一级主簧1与第二级主簧2和第二级主簧2与副簧3之间设有两
    级渐变间隙δM12和δMA,以提高半载情况下的车辆行驶平顺性。为了确保满足第一级主簧1应
    力强度设计要求,第二级主簧2和副簧3适当提前承担载荷,悬架渐变载荷偏频不相等,即将
    板簧设计为非等偏频型渐变刚度板簧。渐变刚度板簧的一半总跨度等于首片主簧的一半作
    用长度L11T,骑马螺栓夹紧距的一半为L0,宽度为b,弹性模量为E。第一级主簧1的片数为n1,
    第一级主簧各片的厚度为h1i,一半作用长度为L1iT,一半夹紧长度L1i=L1iT-L0/2,i=1,
    2,…,n1。第二级主簧2的片数为n2,第二级主簧各片的厚度为h2j,一半作用长度为L2jT,一半
    夹紧长度L2j=L2jT-L0/2,j=1,2,…,n2。副簧3的片数为m,副簧各片的厚度为hAk,一半作用
    长度为LAkT,一半夹紧长度LAk=LAkT-L0/2,k=1,2,…,m。根据各片板簧的结构参数,弹性模
    量,骑马螺栓夹紧距,开始接触载荷,第一级主簧初始切线弧高,在副簧初始切线弧高确定
    和曲面形状计算的基础上,利用曲面微元及叠加原理,对两级主簧式非等偏频型渐变刚度
    板簧各片副簧的下料长度进行设计。

    为解决上述技术问题,本发明所提供的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧
    下料长度的设计方法,其特征在于采用以下设计步骤:

    (1)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的副簧初始切线弧高HgA0的确定:

    a步骤:第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM10b的计算

    根据第一级主簧首片的一半夹紧长度L11,第一级主簧片数n1,第一级主簧各片的
    厚度h1i,i=1,2,…,n1;第一级主簧的初始切线弧高HgM10,对第一级主簧末片下表面初始曲
    率半径RM10b进行计算,即


    b步骤:第二级主簧末片下表面初始曲率半径RM20b计算

    根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b,弹性模量E;第1次开始接触载
    荷Pk1;第一级主簧首片的一半夹紧长度L11,第一级主簧片数n1,第一级主簧各片的厚度h1i,
    i=1,2,…,n1;第二级主簧片数n2,第二级主簧各片的厚度h2j,j=1,2,…,n2,及a步骤中计
    算得到的RM10b,对第二级主簧首片下表面初始曲率半径RM20b进行计算,即


    式中,第一级主簧根部重叠部分的等效厚度,

    c步骤:副簧首片上表面初始曲率半径RA0a的计算

    根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b,弹性模量E;第一级主簧首片
    的一半夹紧长度L11;第二级主簧片数n2,第二级主簧各片的厚度h2j,j=1,2,…,n2;第1次开
    始接触载荷Pk1,第2次开始接触载荷Pk2,及b步骤中计算得到的RM20b,对副簧首片上表面初始
    曲率半径RA0a进行计算,即


    hM2e为第一级主簧和第二级主簧的根部重叠部分等效厚度,

    e步骤:副簧初始切线弧高HgA0的确定

    根据副簧首片的一半夹紧长度LA1,c步骤值计算得到的RA0a,对副簧初始切线弧高
    HgA0进行确定,即


    (2)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的首片副簧初始曲面形状的计算:

    I步骤:首片副簧的等效端点力FA1e计算

    根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b,弹性模量E;首片副簧的厚度
    hA1;首片副簧的一半夹紧跨度LA1;步骤(1)中所确定的HgA0,对首片副簧的等效端点力FA1e进
    行计算,即


    II步骤:首片副簧任意位置变形系数GA1x计算

    根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b,骑马螺栓夹紧距的一半L0,弹
    性模量E;首片副簧的一半夹紧跨度LA1;以距离板簧对称中心L0/2位置为坐标原点,对首片
    副簧在任意位置x处的变形系数GA1x分别进行计算,即


    III步骤:首片副簧初始曲面形状fA1x的计算

    根据首片副簧的厚度hA1;I步骤中计算得到的FA1e,II步骤中计算得到的GA1x,以距
    离板簧 对称中心L0/2的位置为坐标原点,对首片副簧的初始曲面形状fA1x进行计算,即


    (3)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的首片副簧下料长度LA1C的设计:

    根据首片副簧的一半夹紧跨度LA1,骑马螺栓夹紧距的一半L0,以ΔL为曲面微元长
    度,将0~LA1划分N1=LA1/ΔL个曲面微元,依据步骤(2)中计算得到的首片副簧初始曲面形
    状fA1x及在任意位置xj处的曲面高度,0≤xj≤LA1,j=1,2,…,N1+1,利用叠加原理对首
    片副簧的下料长度LA1C的进行设计,即


    (4)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的其他各片副簧下料长度的设计:

    根据副簧片数m,副簧首片的一半作用长度LA1T,其他各片副簧的一半作用长度
    LAkT,步骤(3)中设计得到的LA1C,对其他各片副簧的下料长度LAkC设计进行,k=2,…,m,即

    LAkC=LA1C-2(LA1T-LAkT),k=2,3…,m。

    本发明比现有技术具有的优点

    由于两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧的挠度计算非常复杂,且受副簧初始切线
    弧高设计和曲面形状计算的制约,先前一直未能给出两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧
    副簧下料长度的设计方法,大都是通过试验测试进行加以确定,因此,不能满足车辆行业快
    速发展及悬架弹簧现代化CAD设计要求。本发明可根据各片第一级和第二级主簧及副簧的
    结构参数,弹性模量,骑马螺栓夹紧距,开始接触载荷,第一级主簧初始切线弧高,在副簧初
    始切线弧高设计和曲面形状计算的基础上,利用曲面微元及叠加原理,对两级主簧式非等
    偏频型渐变刚度板簧各片副簧的下料长度进行设计。通过样机加载挠度试验测试可知,本
    发明所提供的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方法是正确的,为
    两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧设计及CAD软件开发提供了可靠的技术方法。利用该
    方法可得到可靠的两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧的各片副簧下料长度设计值,提高产
    品设计水平、材料节省率,改善加工工艺,提高生产效率;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

    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是两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计流程图;

    图2是两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧的一半对称结构示意图;

    图3是实施例的首片副簧的变形系数GA1x曲线;

    图4是实施例的首片副簧的初始曲面形状曲线fA1x曲线。

    具体实施方案

    下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。

    实施例:某两级主簧式非等偏频渐变刚度板簧的宽度b=63mm,骑马螺栓夹紧距的
    一半L0=50mm,弹性模量E=200GPa。第一级主簧片数n1=2,第一级主簧各片的厚度h11=h12
    =8mm,一半作用长度分别L11T=525mm,L12T=450mm;一半夹紧长度分别为L11=L11T-L0/2=
    500mm,L12=L12T-L0/2=425mm。第一级主簧初始切线弧高HgM10=103.7mm。第二级主簧片数n2
    =1,厚度h21=8mm;一半作用长度L21T=350mm,一半夹紧长度L21=L21T-L0/2=325mm。副簧片
    数m=2,副簧各片的厚度hA1=hA2=13mm;副簧各片的一半作用长度分别为LA1T=250mm,LA2T
    =150mm;副簧各片的一半夹紧长度分别为LA1=LA1T-L0/2=225mm,LA2=LA2T-L0/2=125mm。
    第1次开始接触载荷Pk1=1850N,第2次开始接触载荷Pk2=2600N。根据各片板簧的结构参
    数,弹性模量,骑马螺栓夹紧距,开始接触载荷,第一级主簧初始切线弧高,对两级主簧式非
    等偏频型渐变刚度板簧各片副簧的下料长度进行设计。

    本发明实例所提供的两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计
    方法,其设计流程如图1所示,具体设计步骤如下:

    (1)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的副簧初始切线弧高HgA0的确定:

    a步骤:第一级主簧末片下表面初始曲率半径RM10b的计算

    根据第一级主簧首片的一半夹紧长度L11=500mm,第一级主簧片数n1=2,第一级
    主簧各片的厚度h11=h12=8mm;第一级主簧初始切线弧高HgM10=103.7mm,对第一级主簧末
    片下表面初始曲率半径RM10b进行计算,即


    b步骤:第二级主簧末片下表面的曲率半径RM20b计算

    根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b=63mm,弹性模量E=200GPa;
    第一级主簧首片的一半夹紧长度L11=500mm,第1次开始接触载荷Pk1=1850N;第一级主簧
    片数n1=2,第一级主簧各片的厚度h11=h12=8mm;第二级主簧片数n2=1,厚度h21=8mm,及a
    步骤中计算得到的RM10b=1272.8mm,对第二级主簧首片下表面初始曲率半径RM20b进行计算,


    式中,第一级主簧根部重叠部分的等效厚度,

    c步骤:首片副簧上表面初始曲率半径RA0a的计算

    根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b=63mm,弹性模量E=200GPa;
    第一级主簧首片的一半夹紧长度L11=500mm;第二级主簧片数n2=1,厚度h21=8mm;第1次开
    始接触载荷Pk1=1850N,第2次开始接触载荷Pk2=2600N,及b步骤中计算得到的RM20b=
    2820.7mm,对首片副簧上表面初始曲率半径RA0a进行计算,即


    hM2e为第一级主簧和第二级主簧的根部重叠部分等效厚度,

    d步骤:副簧初始切线弧高HgA0的确定

    根据首片副簧的一半夹紧长度LA1=225mm,c步骤值计算得到的RA0a=4196.9mm,对
    副簧初始切线弧高HgA0进行确定,即


    (2)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的首片副簧初始曲面形状的计算

    I步骤:首片副簧的等效端点力FA1e计算

    根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b=63mm,弹性模量E=200GPa;
    首片副簧的厚度hA1=13mm;首片副簧的一半夹紧跨度LA1=225mm;步骤(1)中所确定的HgA0
    =6.0mm,对首片副簧的等效端点力FA1e分别进行计算,即


    II步骤:首片副簧任意位置变形系数GA1x计算

    根据两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的宽度b=63mm,骑马螺栓夹紧距的一
    半L0=50mm弹性模量E=200GPa;首片副簧的一半夹紧跨度LA1=225mm;以距离板簧对称中
    心L0/2位置为坐标原点,对首片副簧在任意位置x处的变形系数GA1x分别进行计算,即


    利用Matlab计算程序,计算所得到的首片副簧变形系数GA1x曲线,如图3所示;

    III步骤:首片副簧初始曲面形状fA1x的计算

    根据首片副簧的厚度hA1=13mm;首片副簧的一半夹紧跨度LA1=225mm;I步骤中计
    算得到的FA1e=3645.4N,II步骤中计算得到的GA1x,以距离板簧对称中心L0/2的位置为坐标
    原点,对首片副簧初始曲面形状fA1x进行计算,即


    利用Matlab计算程序,计算所得到的首片副簧的初始曲面形状fA1x曲线,如图4所
    示,其中,首片副簧在端部的最大曲面高度fA1xmax等于副簧初始切线弧高设计值,即fA1xmax=
    HgA10=6.0mm。

    (3)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的首片副簧下料长度LA1C的设计:

    根据骑马螺栓夹紧距的一半L0=50mm,首片副簧的一半夹紧跨度LA1=225mm;以Δ
    L=5mm为曲面微元长度,将0~LA1划分N1=LA1/ΔL=45个曲面微元,步骤(2)中计算得到的
    首片副簧初始曲面形状fA1x及在任意位置xj处的曲面高度,0≤xj≤LA1,j=1,2,…,N1+
    1,利用叠加原理对首片副簧的下料长度LA1C的进行设计,即


    (4)两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧的其他各片副簧下料长度的设计:

    根据副簧片数m=2,首片副簧的一半作用长度LA1T=500mm,第2片副簧的一半作用
    长度LA2T=300mm,步骤(3)中设计得到的LA1C=500.2mm,对第2片副簧的下料长度LA2C设计进
    行,即

    LA2C=LA1C-2(LA1T-LA2T)=300.2mm。

    通过样机下料加工试验测试结果可知,本发明所提供的两级主簧式非等偏频型渐
    变刚度板簧副簧下料长度的设计方法是正确的,可得到准确可靠的两级主簧式非渐变刚度
    板簧各片副簧的下料长度设计值,为两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧设计及现代化
    CAD设计奠定了可靠的技术基??;同时,利用该方法可节省材料,改善加工工艺,提高生产效
    率,降低设计及试验费用,加快产品开发速度。

    关于本文
    本文标题:两级主簧式非等偏频型渐变刚度板簧副簧下料长度的设计方法.pdf
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