本發(fā)明涉及車(chē)輛懸架板簧，特別是非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架的接觸載荷匹配設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
：為了滿足一級(jí)漸變剛度板簧的主簧強(qiáng)度的要求，通常使副簧盡早起作用承擔(dān)載荷而降低主簧應(yīng)力，即采用非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架，其中，接觸載荷不僅板簧滿足漸變剛度、懸架偏頻和車(chē)輛行駛平順性的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還影響板簧的應(yīng)力強(qiáng)度、懸架可靠性及車(chē)輛行駛安全性的設(shè)計(jì)要求，并且接觸載荷的確定也是非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧設(shè)計(jì)的前提。然而，由于受非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的根部重疊部分等效厚度和根部最大應(yīng)力計(jì)算的制約，先前一直未能給出非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架的接觸載荷匹配設(shè)計(jì)方法，不能滿足車(chē)輛行業(yè)快速發(fā)展及現(xiàn)代化CAD軟件開(kāi)發(fā)的要求。隨著車(chē)輛行駛速度及其對(duì)平順性要求的不斷提高，對(duì)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架提出了更高要求，因此，必須建立一種精確、可靠的非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架的接觸載荷匹配設(shè)計(jì)方法，為非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧設(shè)計(jì)及CAD軟件開(kāi)發(fā)奠定可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，滿足車(chē)輛行業(yè)快速發(fā)展、車(chē)輛行駛平順性及對(duì)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧設(shè)計(jì)的要求，提高非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性及車(chē)輛行駛安全性；同時(shí)，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)便、可靠的非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架的接觸載荷匹配設(shè)計(jì)方法，其匹配設(shè)計(jì)流程圖，如圖1所示。非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的各片板簧是以中心穿裝栓孔為對(duì)稱(chēng)中心的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，其一半對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示，是由主簧1和副簧2所組成的，一級(jí)漸變剛度板簧的一半總跨度，即為首片主簧的一半作用長(zhǎng)度為L(zhǎng)1t，騎馬螺栓夾緊距的一半為L(zhǎng)0，板簧的寬度為b，彈性模量為E。主簧1的片數(shù)為n，各片主簧的厚度為hi，一半作用長(zhǎng)度為L(zhǎng)it，一半夾緊長(zhǎng)度Li＝Lit-L0/2，i＝1,2,…n。副簧2的片數(shù)為m，各片副簧的厚度為hAj，一半作用長(zhǎng)度為L(zhǎng)Ajt，一半夾緊長(zhǎng)度LAj＝LAjt-L0/2，j＝1,2,…m。通過(guò)主簧和副簧初始切線弧高，確保副簧首片端部上表面與主簧末片端部下表面之間設(shè)置有一定的主副簧間隙δMA，以滿足漸變剛度板簧開(kāi)始接觸載荷和完全接觸載荷、主簧應(yīng)力強(qiáng)度和懸架漸變剛度的設(shè)計(jì)要求，并且還應(yīng)該滿足板簧安裝及在額定載荷下剩余切線弧高的設(shè)計(jì)要求。非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的空載載荷P0，開(kāi)始接觸載荷為Pk，完全接觸載荷為Pw；為了滿足主簧應(yīng)力強(qiáng)度的要求，懸架開(kāi)始接觸載荷偏頻f0k與完全接觸載荷偏頻f0w不相等，即設(shè)計(jì)為非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧。接觸載荷不僅板簧滿足漸變剛度、懸架偏頻和車(chē)輛行駛平順性的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還影響板簧的應(yīng)力強(qiáng)度、懸架可靠性及車(chē)輛行駛安全性的設(shè)計(jì)要求，并且接觸載荷的確定也是非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧設(shè)計(jì)的前提。根據(jù)各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)，空載載荷P0、額定載荷PN及在額定載荷PN下的許用應(yīng)力，對(duì)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷和完全接觸載荷進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架的接觸載荷匹配設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用以下匹配設(shè)計(jì)步驟：(1)主簧的根部重疊部分等效厚度hMe和完全接觸之前的主簧最大厚度系數(shù)khkmax的計(jì)算：I步驟：主簧根部重疊部分的等效厚度hMe的計(jì)算根據(jù)主簧片數(shù)n,各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，對(duì)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的主簧根部重疊部分的等效厚度hMe進(jìn)行計(jì)算，即II步驟：主簧最大厚度板簧的厚度hmax的確定根據(jù)主簧片數(shù)n,各片主簧的厚度hi，i＝1,2,…,n，確定主簧最大厚度板簧的厚度hmax，即hmax＝max(hi)，i＝1,2,…,n；III步驟：完全接觸之前的主簧最大厚度系數(shù)khkmax的計(jì)算根據(jù)II步驟中所確定的hmax，I步驟所確定的hMe，對(duì)完全接觸之前的主簧最大厚度系數(shù)khkmax進(jìn)行計(jì)算，即(2)主副簧的根部重疊部分總等效厚度hMAe和完全接觸之后的主簧最大厚度系數(shù)khwmax的計(jì)算：A步驟：主副簧的根部重疊部分的等效厚度hMAe的計(jì)算根據(jù)副簧片數(shù)m，各片副簧的厚度hAj，j＝1,2,…,m，步驟(1)的I步驟中計(jì)算得到的hMe，對(duì)完全接觸之后的主副簧重疊部分的等效厚度hMAe進(jìn)行計(jì)算，即B步驟：完全接觸之后的主簧最大厚度系數(shù)khwmax的計(jì)算根據(jù)A步驟計(jì)算所得到的hMAe,步驟(1)的II步驟中所確定的hmax，對(duì)完全接觸之后的主簧最大厚度系數(shù)khwmax的計(jì)算，即(3)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的最大開(kāi)始接觸載荷Pkmax的計(jì)算：根據(jù)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的寬度b，許用應(yīng)力[σ]；首片主簧的一半夾緊長(zhǎng)度L1，額定載荷PN，步驟(1)中計(jì)算得到的hMe和khkmax，步驟(2)中計(jì)算得到的hMAe和khwmax，對(duì)最大開(kāi)始接觸載荷Pkmax進(jìn)行計(jì)算，即(4)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷Pk優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)：根據(jù)空載載荷P0，步驟(3)中計(jì)算得到的Pkmax，對(duì)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷Pk進(jìn)行優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)，即：Pk＝P0+0.618(Pkmax-P0)；(5)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的完全接觸載荷Pw優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)：根據(jù)額定載荷PN，步驟(4)中優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)得到的Pk，對(duì)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的完全接觸載荷Pw進(jìn)行優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)，即本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)由于受非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的根部重疊部分等效厚度和根部最大應(yīng)力計(jì)算的制約，先前一直未能給出非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架的接觸載荷匹配設(shè)計(jì)方法，不能滿足車(chē)輛行業(yè)快速發(fā)展及現(xiàn)代化CAD軟件開(kāi)發(fā)的要求。本發(fā)明可根據(jù)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)、額定載荷及在額定載荷下許用應(yīng)力，在主簧和主副簧根部重疊部分等效厚度和最大開(kāi)始接觸載荷計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架的開(kāi)始接觸載荷和完全接觸載荷進(jìn)行優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)。通過(guò)樣機(jī)加載撓度及根部最大應(yīng)力試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可知，本發(fā)明所提供的非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架的接觸載荷匹配設(shè)計(jì)方法是正確的，可得到準(zhǔn)確可靠的接觸載荷匹配設(shè)計(jì)值，確保板簧滿足漸變剛度、懸架偏頻和車(chē)輛行駛平順性的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)，滿足板簧應(yīng)力強(qiáng)度、懸架可靠性及車(chē)輛行駛安全性的設(shè)計(jì)要求，為非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧設(shè)計(jì)及CAD軟件開(kāi)發(fā)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)；同時(shí)，利用該方法可提高非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性及車(chē)輛行駛平順性和安全性；同時(shí)，還可降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)測(cè)試費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。附圖說(shuō)明為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1是非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架的接觸載荷匹配設(shè)計(jì)流程圖；圖2是非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的一半對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方案下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例：某非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架的寬度b＝63mm，許用應(yīng)力[σ]＝430MPa。騎馬螺栓夾緊距的一半L0＝50mm。主副簧的總片數(shù)N＝n+m＝5，其中，主簧片數(shù)n＝3，各片主簧的厚度h1＝h2＝h3＝8mm，首片主簧的一半作用長(zhǎng)度L1t＝525mm，一半夾緊長(zhǎng)度L1＝L1t-L0/2＝500mm。副簧片數(shù)m＝2片，各片副簧的厚度hA1＝hA2＝13mm?？蛰d載荷P0＝1715N，額定載荷PN＝7227N。根據(jù)各片主簧和副簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)，空載載荷P0、額定載荷PN及許用應(yīng)力，對(duì)該非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷和完全接觸載荷進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。本發(fā)明實(shí)例所提供的非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架的接觸載荷匹配設(shè)計(jì)方法，其匹配設(shè)計(jì)流程如圖1所示，具體匹配設(shè)計(jì)步驟如下：(1)主簧的根部重疊部分等效厚度hMe和完全接觸之前的主簧最大厚度系數(shù)khkmax的計(jì)算：I步驟：主簧根部重疊部分的等效厚度hMe的計(jì)算根據(jù)主簧片數(shù)n＝3,各片主簧的厚度hi＝8mm，i＝1,2,…,n，對(duì)主簧根部重疊部分的等效厚度hMe進(jìn)行計(jì)算，即II步驟：主簧的最大厚度板簧的厚度hmax的確定根據(jù)主簧片數(shù)n＝3,各片主簧的厚度hi＝8mm，i＝1,2,…,n，確定主簧的最大厚度板簧的厚度hmax，即hmax＝max(hi)＝8mm；III步驟：完全接觸之前的主簧最大厚度系數(shù)khkmax的計(jì)算根據(jù)I步驟中計(jì)算所得到的hMe＝11.5mm，II步驟中所確定的hmax＝8mm，對(duì)完全接觸之前的主簧最大厚度系數(shù)khkmax進(jìn)行計(jì)算，即(2)主副簧的根部重疊部分總等效厚度hMAe和完全接觸之后的主簧最大厚度系數(shù)khwmax的計(jì)算：A步驟：主副簧的根部重疊部分的等效厚度hMAe的計(jì)算根據(jù)副簧片數(shù)m＝2，各片副簧的厚度hAj＝13mm，j＝1,2,…,m，I步驟中計(jì)算得到的hMe＝11.5mm，對(duì)完全接觸之后的主副簧根部重疊部分的等效厚度hMAe進(jìn)行計(jì)算，即B步驟：完全接觸之后的主簧最大厚度系數(shù)khwmax的計(jì)算根據(jù)II步驟中所確定的hmax＝8mm，A步驟中計(jì)算所得到的hMAe＝18.1mm,，對(duì)完全接觸之后的主簧最大厚度系數(shù)khwmax的計(jì)算，即(3)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的最大開(kāi)始接觸載荷Pkmax的計(jì)算：根據(jù)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的寬度b＝63mm，許用應(yīng)力[σ]＝430MPa；首片主簧的一半夾緊長(zhǎng)度L1＝500mm，額定載荷PN＝7227N，步驟(1)中計(jì)算得到的hMe＝11.5mm和khkmax＝0.6934，步驟(2)中計(jì)算得到的hMAe＝18.1mm和khwmax＝0.442，對(duì)最大開(kāi)始接觸載荷Pkmax進(jìn)行計(jì)算，即(4)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷Pk優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)：根據(jù)空載載荷P0＝1715N，步驟(3)中計(jì)算得到的Pkmax＝2153.2N，對(duì)該非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的開(kāi)始接觸載荷Pk進(jìn)行優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)，即：Pk＝P0+0.618(Pkmax-P0)＝1985.8N。(5)非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的完全接觸載荷Pw優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)：根據(jù)額定載荷PN＝7227N，步驟(4)中優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)得到的Pk＝1985.8N，對(duì)該非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧的完全接觸載荷Pw進(jìn)行優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)，即該一級(jí)漸變剛度板簧所受的空載載荷P0、額定載荷PN、及優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)所得到的開(kāi)始接觸載荷Pk和完全接觸載荷Pw的具體數(shù)值，如下表1所示。表1該一級(jí)漸變剛度板簧所受載荷及接觸載荷的具體數(shù)值空載載荷P0/N開(kāi)始接觸載荷Pk/N完全接觸載荷Pw/N額定載荷PN/N17151985.8N3788.4N7227N通過(guò)樣機(jī)加載撓度和應(yīng)力試驗(yàn)及車(chē)輛行駛平順性試驗(yàn)可知，本發(fā)明所提供的非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架接觸載荷的匹配設(shè)計(jì)方法是正確的，為非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架設(shè)計(jì)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法可得到可靠的開(kāi)始接觸載荷Pk和完全接觸載荷Pw設(shè)計(jì)值，提高非等偏頻一級(jí)漸變剛度板簧懸架的設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量和性能，滿足板簧漸變剛度、應(yīng)力強(qiáng)度、懸架偏頻及車(chē)輛行駛平順性和安全性的設(shè)計(jì)要求；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3