非端部接触式少片端部加强型主副簧复合刚度的验算方法
【专利摘要】本发明非端部接触式少片端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。本发明根据各片副簧和副簧的结构参数和弹性模量，对非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的复合刚度进行验算。通过实例和ANSYS仿真验证可知，该方法可得到准确可靠的非端部接触式少片端部加强型主副簧的复合刚度验算值，为非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧复合刚度的验算提供了可靠的验算方法，为此结构主副簧的解析设计及CAD软件开发奠定了技术基础。利用该方法可提高车辆悬架变截面主副簧的设计水平、产品质量和性能及行驶平顺性；同时，降低悬架弹簧重量和成本，降低产品设计及试验费用，加快产品开发速度。
【专利说明】
非端部接触式少片端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端部加强型主副黃复合 刚度的验算方法。
【背景技术】
[0002] 少片变截面钢板弹黃因具有重量轻、片间摩擦小、噪声小等优点，被广泛应用在车 辆钢板弹黃悬架系统中。为了满足加工工艺、应力强度、刚度及端部吊耳厚度的设计要求， 在实际工程应用过程中，通常将少片变截面钢板弹黃设计为非端部接触式少片端部加强型 变截面主副黃形式，当载荷大于副黃起作用载荷时，副黃触点与主黃抛物线段某点相接触， 即非端部接触式，其中，主副黃的复合刚度对车辆悬架性能具有重要影响，并且影响车辆的 行驶平顺性和安全性。然而，由于该形式的少片变截面钢板弹黃的结构复杂，其中，主副黃 的抛物线段与端部平直段之间带有斜线段，对弹黃端部起加强作用，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端部平直段的厚 度和长度，且副黃长度小于主黃长度，主副黃接触之后各片主黃和副黃的内力及变形存有 禪合，因此，非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的复合刚度解析验算非常困难，先 前国内外一直未曾给出可靠的非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃复合刚度的验 算方法。据所查阅资料可知，目前国内外对于非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃 的复合刚度，大都是利用ANSYS仿真软件，通过实体建模对给定结构和载荷下的变截面主副 黃的变形及刚度进行数值仿真验证。尽管利用有限元仿真分析方法可得到比较可靠的仿真 数值，然而，由于ANSYS仿真分析只能对给定结构和载荷下的主副黃的变形及刚度进行数值 仿真验证，不能提供精确的主副黃复合刚度解析计算式，所W不能满足非端部接触式少片 端部加强型变截面主副黃解析设计及CAD软件开发的要求。因此，必须建立一种准确、可靠 的端部接触式少片端部加强型变截面主副黃复合刚度的验算方法，满足非端部接触式少片 端部加强型变截面主副黃解析设计及CAD软件开发的技术要求，提高车辆悬架少片变截面 钢板弹黃的设计水平、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】
[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端部加强型主副黃复合刚度的验算方法，验算流程图，如图1所 示。非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃为对称结构，主副黃的一半对称结构可看 作为悬臂梁，即对称中屯、线为根部固定端，主黃的端部受力点和副黃触点分别作为主黃端 点和副黃端点，非端部接触式少片端部加强型主副黃的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的一半对称结构由根部平直段、 抛物线段、斜线段、端部平直段四段构成，斜线段对变截面主副黃的端部起加强作用;主黃1 的各片根部平直段之间、副黃3的根部平直段之间、及主黃1的根部平直段与副黃3的根部平 直段之间，均设有根部垫片2，主黃I各片的端部平直段设有端部垫片4，端部垫片4的材料为 碳纤维复合材料，用来降低弹黃工作时所产的摩擦噪声。主黃1和副黃3的宽度为b，安装间 距的一半长度为13,斜线段的长度为Al,弹性模量为E。主黃1的一半长度为Lm,各片主黃的 根部平直段的厚度为h2M，抛物线段的根部到主黃端点的距离为l2M = LM-l3,主黃片数为m，其 中，第i片主黃的抛物线段的端部厚度为hlMpi，抛物线段的厚度比0i = hlMpi/h2M，抛物线段的 端部到主黃端点的距离hMpi = l2M0i2;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，第i片主黃的端部平直 段的厚度和长度分别为hlMi和IlMi= IlMpi- A 1 ;斜线段的厚度比丫 Mi = hlMi/hlMpi，i = 1，2，…， m。副黃3的一半长度为La,副黃3的端部触点与主黃1端点的水平距离为Io = Lm-La,各片副黃 的根部平直段的厚度为h2A，抛物线段的根部到副黃端点的距离为l2A=LA-l3;副黃片数为n， 第j片副黃的抛物线段的端部厚度为hlApj，抛物线段的厚度比0W=hlApj/h2A，抛物线段的端 部到副黃端点的距离IiApf IsaPa/;端部平直段的厚度和长度分别为hw和Iw = IiAp广Al, 斜线段的厚度比TW = hw/hL相，j = l，2,…，n。副黃3的端部触点与第m片主黃抛物线段之 间设有主副黃间隙S;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，W满足主副黃复合刚度设计要求;在各片主黃和副黃的结构参数、弹性模量给定情况 下，对非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的复合刚度进行验算。
[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端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：
[0005] (1)端点受力情况下的各片端部加强型变截面主黃的端点变形系数Gx-Ei计算：
[0006] 根据非端部接触式少片端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,抛物线段的根部到主黃端点的距离l2M=LM-l3,主黃片数m，其 中，第i片主黃的抛物线段的厚度比扣，斜线段的最大厚度与最小厚度的比值，斜线段的厚 度比TMi,斜线段的根部到主黃端点的距离llMpi，斜线段的端部到主黃端点的距离= 1，2,…，m，对端点受力情况下的各片主黃的端点处变形系数Gx-Ei进行计算，即 「00071
[000引（2)端点受力情况下的第m片端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-BG计算：
[0011] (3)主副黃接触点受力情况下的第m片端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端部加强型变截面主副黃的宽度b，弹性模量E;主黃的一
[0009] 根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的宽度b，弹性模量E;主黃的一 半长度Lm,抛物线段的根部到主黃端点的距离12M;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-BC进行计 算，即
[0010] 半长度Lm，抛物线段的根部到主黃端点的距离l2M;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片主黃在端点位置处的变形系数Gx-Epm进行计 算，即
[0012]
[0013] (4)主副黃接触点受力情况下的第m片端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-BGp计算：
[0014] 根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的宽度b，弹性模量E;主黃的一 半长度Lm,抛物线段的根部到主黃端点的距离12M;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
[0015]
[0016] (5)端点受力情况下的各片端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：
[0017] 根据非端部接触式少片端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12A，副黃片数n，其中， 第j片副黃的抛物线段的厚度比ew，斜线段的厚度比T W，斜线段的根部到副黃端点的距离 liApj，斜线段的端部到副黃端点的距离liA，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-EW进行计算，即
[001 引
[0019]根据副黃片数n，各片副黃的端变形系数Gx-EW,对n片叠加副黃的总端点变形系数 Gx-EAT进行计算，即
[0020]
[0021] (6)非端部接触巧少斤端部加强型变截面主副黃的复合刚度Kmat验算：
[0022] 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-BC,步骤(3)中计算得到的Gx-Epm,步 骤(4)中计算得到的Gx-BCp,及步骤(5)中计算得到的Gx-EAT,可对非端部接触式少片端部加强 型变截面主副黃的复合刚度Kmat进行验算，即
[0023]
[0024] 本发明比现有技术具有的优点
[0025] 由于非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的结构复杂，各片主黃的端部平 直段非等构，副黃长度小于主黃长度，且当载荷大于副黃起作用载荷，主副黃接触之后，各 片主黃和副黃的内力及变形存有禪合，主副黃复合刚度计算非常复杂，因此，先前国内外一 直未曾给出可靠的非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃复合刚度的验算方法。据所 查阅资料可知，目前国内外对于非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃，大都是利用 ANSYS仿真软件，通过实体建模对给定结构和载荷的主副黃变形及刚度进行数值仿真验证。 尽管利用有限元仿真分析方法可得到比较可靠的变形及刚度仿真数值，然而，由于ANSYS数 值仿真分析只能对给定结构参数和载荷的主副黃变形及刚度进行数值仿真验证，不能提供 精确的主副黃复合刚度解析计算式，所W不能满足非端部接触式少片端部加强型变截面主 副黃CAD软件开发的要求。本发明可根据各片主黃和副黃的结构参数和弹性模量，对非端部 接触式少片端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，该方法可得到准确、可靠的非端部接触式少片端部加强型主副黃的复合刚度验算值，为 非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃复合刚度的验算提供了可靠的验算方法，并且 为此结构主副黃的解析设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法可提高车 辆悬架变截面主副黃的设计水平、产品质量和性能，降低悬架弹黃质量和成本，提高车辆的 运输效率和行驶平顺性;同时，还降低设计及试验费用，加快产品开发速度。
【附图说明】
[0026] 为了更好地理解本发明，下面结合附图做进一步的说明。
[0027] 图1是非端部接触式少片端部加强型主副黃复合刚度的计算流程图；
[0028] 图2是非端部接触式少片端部加强型主副黃的一半对称结构示意图；
[0029] 图3是实施例一非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的ANSYS变形仿真云 图；
[0030] 图4是实施例二非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的ANSYS变形仿真云 图。 具体实施方案
[0031 ]下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。
[0032]实施例一:某非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的宽度b = 60mm，安装间 距的一半l3 = 55mm，斜线段的长度A l = 30mm，弹性模量E = 200G化。主黃的一半长度Lm = 575mm，各片主黃的根部平直段的厚度h2M=llmm，抛物线段的根部到主黃端点的距离12M = LM-l3 = 520mm;主黃片数m=2,其中，第1片主黃的抛物线段的端部厚度hiMpi = 6mm，即抛物线 段的厚度比01 = 111(?。1/1121? = 〇.55，抛物线段的端部到主黃端点的距离1謂。1 = 121?012 = 154.71111111，端部平直段的厚度11望=7111111，斜线段的厚度比丫肌=11皿/11庫=1.17，端部平直 段的长度Iimi = Iimp广A 1 = 124.71mm;第2片主黃的抛物线段的端部厚度hiMp2 = 5mm，抛物线 段的厚度比扣=111(?。2/1121? = 0.45，抛物线段的端部到主黃端点的距离1謂。2=121?扣2 = 107.44111111，端部平直段的厚度11服=6臟，斜线段的厚度比丫|?2 = 11盟/11^2 = 1.20，端部平直 段的长度llM2 = hMp2-Al = 77.44mm。副黃的一半长度LA=375mm，抛物线段的根部到副黃端 点的距离l2A=LA-l3 = 320mm，根部平直段的厚度h2A=14mm;副黃片数n = l，该片副黃的抛物 线段的端部厚度hiApi = 7mm，抛物线段的厚度比0Ai = hiApiA2A = O.5O,抛物线段的端部到副 黃端点的距离liApi = l2AeAi2 = 80mm，端部平直段的厚度hiAi = 8mm，斜线段的厚度比丫 Ai = hiAi/hiApi = l. 14,端部平直段的长度Im = IiAp广Al = SOmm;副黃触点与主黃端点的水平距 离lo = LM-LA=200mm。根据各片主黃和副黃的结构参数、弹性模量，对该非端部接触式少片 端部加强型变截面主副黃的复合刚度进行验算。
[0033] 本发明实例所提供的非端部接触式少片端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：
[0034] (1)端点受力情况下的各片端部加强型变截面主黃的端点变形系数Gx-Ei计算：
[0035] 根据非端部接触式少片端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 = 200G化;主黃的一半长度LM = 575mm，抛物线段的根部到弹黃端点 的距离121? = 52〇皿，主黃片数111 = 2，其中，第1片主黃的抛物线段的厚度比01 = 〇.55，斜线段 的厚度比TMi = I. 17,斜线段的根部到主黃端点的距离liMpi = 154.71mm，斜线段的端部到主 黃端点的距离1imi = 124.71mm;第2片主黃的抛物线段的厚度比02 = 0.45，斜线段的厚度比 Tm2 = 1.20,斜线段的根部到主黃端点的距离hMp2 = 107.44mm，斜线段的端部到主黃端点的 距离1面=77.44mm，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-Ei和 Gx-E2进行计算，分别为 「nmAl
[0039] (2)端点受力情况下的第m片端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-BG计算：
[0040] 根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的宽度b = 60mm，弹性模量E = 200GPa;主黃的一半长度LM=575mm，抛物线段的根部到弹黃端点的距离l2M=520mm，副黃触 点与主黃端点的水平距离lo = 200mm，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-BG进行计算，即
[0041]
[0042] (3)主副黃接触点受力情况下的第m片端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端部加强型变截面主副黃的宽度b = 60mm，弹性模量E = 200GPa;主黃的一半长度LM=575mm，抛物线段的根部到弹黃端点的距离l2M=520mm，副黃触 点与主黃端点的水平距离10 = 200mm，主黃片数m = 2，对主副黃接触点处受力情况下的第2 片主黃在端点位置处的变形系数Gx-Ed2进行计算，良口
[0043]
[0044] (4)主副黃接触点受力情况下的第m片端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-BGp计算：
[0045] 根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的宽度b = 60mm，弹性模量E = 200GPa;主黃的一半长度LM=575mm，抛物线段的根部到弹黃端点的距离l2M=520mm，副黃触 点与主黃端点的水平距离lo = 200mm，主黃片数m = 2,对主副黃接触点处受力情况下的第2 片主黃在抛物线段与副黃接触点处的变形系数Gx-BCp进行计算，即
[0046]
[0047] (5)端点受力情况下的各片端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：
[004引根据非端部接触式少片端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 = 200G化;副黃的一半长度LA = 375mm，抛物线段的根部到副黃端点 的距离124=320111111，副黃片数11 = 1，该片副黃的抛物线段的厚度比041 = 0.50，斜线段的厚度 比TAi = I. 14,斜线段的根部到副黃端点的距离IiApi = SOmm,斜线段的端部到副黃端点的距 离IiAi = SOmm,对端点受力情况下的该片副黃的端点变形系数Gx-EAi进行计算，即
[0/V101
[0050]根据副黃片数n=l，该片副黃的端变形系数Gx-EAi = 26.87mm4/N，对n片叠加副黃的 总端点巧化累擲「--MT讲斤if當.目口
[0化1 ]
[0052] (6)非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的复合刚度Kmat验算：
[0053] 根据主黃片数m = 2,各片主黃的根部平直段的厚度h2M=llmm，副黃的根部平直段 的厚度 h2A= 14mm，步骤（1)中计算得到的 Gx-Ei = 100.47mm4/N 和 Gx-e2 = 104.55mm4/N，步骤(2) 中计算得到的Gx-BC = 40.78mm4/N，步骤(3)中计算得到的Gx-ep2 = 40.78mm4/N，步骤(4)中计算 得到的Gx-BCp = 21.35mm4/N，及步骤(5)中计算得到的Gx-EAT = 26.87mm4/N，对该非端部接触式 少片端部加强型变截面主副黃的复合刚度Kmat进行验算，即
[0054: ,
[0055]主副黃共同起作用之后，在主黃端点施加载荷的一半即单端点载荷P=1830州青况 下，利用复合刚度计算值KMAT = 73.87N/mm，对该非端部接触式少片端部加强型变截面主副 黃的一半对疏结构的最女巧巧讲行验算，即
[0化6]
[0057]利用ANSYS有限元仿真软件，根据该非端部接触式少片端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，设置副黃端点与主黃接触，并在仿真模型的根部施加固定约束，在一半对称主黃端 点施加集中载荷P=1830N，对该非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的变形进行 ANSYS仿真，所得到的主副黃的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 = 49.40mm。
[005引可知，在相同载荷情况下，该主副黃最大变形的ANSYS仿真验证值fDSmax=49.40mm， 与在刚度验算值下的最大变形fDmax = 49.55mm的相对偏差分别为0.30%，结果表明该发明 所提供的非端部接触式少片端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。
[0059] 实施例二:某非端部接触式非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的宽度b =60mm，安装间距的一半13 = 60mm，斜线段的长度Al = 30mm，弹性模量E = 200GPa。主黃的 一半长度LM=SOOmm,各片主黃的根部平直段的厚度h2M=12mm，抛物线段的根部到主黃端点 的距离l2M=LM-l3 = 540mm;主黃片数m = 2,其中，第1片主黃的抛物线段的端部厚度hiMpi = 6mm，抛物线段的厚度比& = hiMpi/h2M=0.5,抛物线段的端部到主黃端点的距离hMpi = l2M&2=135mm，端部平直段的厚度hiMi = 7mm，斜线段的厚度比丫 Mi = hiMi AiMpi = 1.17，端部平直段 的长度Iimi = IimpI-Al = IOSmm;第2片主黃的抛物线段的端部厚度hiMp2 = 5mm，抛物线段的厚 度比02 = hiMp2/h2M=0.42，抛物线段的端部到主黃端点的距离1 iMp2 = 12M022 = 9 5.26mm，端部 平直段的厚度hlM2 = 6mm，斜线段的厚度比丫 M2 = hlM2/hlMp2=1.20,端部平直段的长度llM2 = 1華-^ = 65.26111111。副黃的一半长度1^4=41〇111111，副黃抛物线段的根部到副黃端点的距离 l2A=LA-l3 = 350mm，副黃片数n=l，该片副黃的根部平直段的厚度h2A=13mm，抛物线段的端 部厚度hiApi = 6mm，抛物线段的厚度比0Ai = hiApiA2A=O.46,抛物线段的端部到副黃端点的 距离1邮1 = 1240412 = 74.56111111，端部平直段的厚度11化1 = 7111111，斜线段的厚度比丫41 = 11化1/11化口1 = 1.17,端部平直段的长度Iiai = Iiap广A 1 = 44.56mm;畐騰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、弹性模量，对该非端部接触式少片端部加 强型变截面主副黃的复合刚度进行验算。
[0060] 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端部加强型变截 面主副黃的复合刚度进行验算，具体验算步骤如下：
[0061] (1)端点受力情况下的各片端部加强型变截面主黃的端点变形系数Gx-Ei计算：
[0062] 根据非端部接触式少片端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;主黃的一半长度LM = GOOmm,抛物线段的根部到主黃端点 的距离l2M=540mm，主黃片数m=2,其中，第I片主黃的抛物线段的厚度比(61 = 0.5，斜线段的 厚度比TMi = I. 17,斜线段的根部到主黃端点的距离liMpi = 135mm，斜线段的端部到主黃端 点的距离IiMi= 105mm;第2片主黃的抛物线段的厚度比化= 0.42,斜线段的厚度比T M2 = 1.20,斜线段的根部到主黃端点的距离1imp2 = 95.26mm，斜线段的端部到主黃端点的距离 1im2 = 65.26mm，对端点受力情况下的第1片主黃和第2片主黃在端点处的变形系数Gx-Ei和 Gx-E2进行计算，分别为
[0063]
[i
[0065] (2)端点受力情况下的第m片端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-BG计算：
[0066] 根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的宽度b = 60mm，弹性模量E = 200G化;主黃的一半长度LM=600mm，抛物线段的根部到主黃端点的距离l2M=540mm，副黃触 点与主黃端点的水平距离Io= 190mm，主黃片数m = 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-BC进行计算，即
[0067]
[006引（3)主副黃接触点受力情况下的第m片端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端部加强型变截面主副黃的宽度b = 60mm，弹性模量E = 200G化;主黃的一半长度LM=600mm，抛物线段的根部到主黃端点的距离l2M=540mm，副黃触 点与主黃端点的水平距离Io= 190mm，主黃片数m = 2,对主副黃接触点处受力情况下的第2
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[0069]
[0070] 上剧巧巧顺巧叉yri育/兀rtf」呆m片綱巧VJU规坐叉俄凹上巧化遞'物巧枚3副黃 接触点处的变形系数Gx-BGp计算：
[0071] 根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的宽度b = 60mm，弹性模量E = 200GPa;主黃的一半长度LM=600mm，抛物线段的根部到主黃端点的距离l2M=540mm，副黃触 点与主黃端点的水平距离l〇=190mm，主黃片数m = 2,对主副黃接触点处受力情况下的第2 片主黃在抛物线段与副黃接触点处的变形系数Gx-BCp进行计算，即
[0072]
[0073] (5)端点受力情况下的各片端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：
[0074] 根据非端部接触式少片端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 = 200G化;副黃的一半长度LA = 410mm，抛物线段的根部到副黃端点 的距离124=35〇111111，副黃片数11 = 1，该片副黃的抛物线段的厚度比041 = 〇.46，斜线段的厚度 比TAi= 1.17,斜线段的根部到副黃端点的距离1iapi = 74.56mm，斜线段的端部到副黃端点 的距离1iai = 44.56mm，对端点受力情况下的该片副黃的端点变形系数Gx-EAi进行计算，即 [nnv.Rl
[0076] 根据副黃片数n=l，该片副黃的端点变形系数Gx-EAi = 35.56mm4/N，对n片叠加副黃 的总端点变形系数Gx-EAT为
[0077]
[0078] (6)非端部接触式少片端部加强型变截面主副黃的复合刚度Kmat验算：
[0079] 根据主黃片数m = 2,各片主黃的根部平直段的厚度h2M=12mm，副黃的根部平直段 的厚度 h2A= 13mm，步骤(1)中计算得到的 Gx-Ei = 116.10mm4/N 和 Gx-e2 = 119.52mm4/N，步骤(2) 中计算得到的Gx-BC = 51.00mm4/N，步骤(3)中计算得到的Gx-Ep2 = 51.00mm4/N，步骤(4)中计算 得到的Gx-BCp = 28.33mm4/N，及步骤(5)中计算得到的Gx-EAT = 35.56mm4/N，对该非端部接触式 少片端部加强型变截面主副黨的复合刚度Kmat进行验算，即
[0080]
[0081] 主副黃共同起作用之后，在主黃端点施加载荷的一半单端点载荷P= 1900N情况 下，利用复合刚度计算值KMAT = 76.90N/mm，对该非端部接触式少片端部加强型变截面主副 黃的一坐对疏结尬的爲十巧徘打3金算，即
[0082]
[0083]利用ANSYS有限元仿真软件，根据该非端部接触式少片端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，设置副黃端点与主黃接触，并在仿真模型的根部施加固定约束，在一半对称结构主 黃端点施加集中载荷P=1900N，对该非端部接触式少片端部加强型变截面钢板弹黃的主副 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时smax = 49.50mm。
[0084]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 = 49.41mm的相对偏差分别为0.18%，结果表明该发明 所提供的非端部接触式少片端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.非端部接触式少片端部加强型主副簧复合刚度的验算方法，其中，非端部接触式少 片端部加强型主副簧的一半对称结构由根部平直段、抛物线段、斜线段和端部平直段4段构 成，斜线段对变截面主副簧的端部起加强作用;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，以满足第1 片主簧复杂受力的要求;副簧触点与主簧抛物线段之间设有一定的主副簧间隙，以满足副 簧起作用载荷的设计要求;副簧长度小于主簧长度，当载荷大于副簧起作用载荷时，主副簧 接触共同工作，以满足车辆悬架对主副簧复合刚度的设计要求;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端部加强型变截面主副簧的复合刚度进 行验算，具体计算步骤如下： (1) 端点受力情况下的各片端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端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，抛物线段的根部到主簧端点的距离12M=LM-13,主簧片数m，其中，第 i片主簧的抛物线段的厚度比队，斜线段的最大厚度与最小厚度的比值，斜线段的厚度比 γΜι，斜线段的根部到主簧端点的距离1 1MP1，斜线段的端部到主簧端点的距离l1Ml，i = l， 2, ···，!!!，对端点受力情况下的各片主簧的端点处变形系数Gx-E^行计算，即(2) 端点受力情况下的第m片端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-Be计算： 根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，弹性模量E;主簧的一半长 度Lm，抛物线段的根部到主簧端点的距离12M;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-Bdi行计算， 即(3) 主副簧接触点受力情况下的第m片端部加强型变截面主簧的端点变形系数Gx-Ep4+ 算:根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，弹性模量E;主簧的一半长度 Lm，抛物线段的根部到主簧端点的距离12M;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片主簧在端点位置处的变形系数G x-Epm?行计算，即(4) 主副簧接触点受力情况下的第m片端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-BCp计算： 根据非端部接触式少片端部加强型变截面主副簧的宽度b，弹性模量E;主簧的一半长 度Lm，抛物线段的根部到主簧端点的距离12M;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G x-BCp 进行计算，即(5) 端点受力情况下的各片端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G x-ΕΑΤ计算： 根据非端部接触式少片端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12A，副簧片数n，其中，第j 片副簧的抛物线段的厚度比β/?，斜线段的厚度比γ/?，斜线段的根部到副簧端点的距离 ，斜线段的端部到副簧端点的距离l1A，j = l，2, ···，!!，对端点受力情况下的各片副簧的 端点变形系数Gx-叫进行计算，SP根据副簧片数n，各片副簧的端变形系数Gx-EAj，对η片叠加副簧的总端点变形系数G x-EAT 进行计算，即(6) 非端部接触式少片端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-BC，步骤(3)中计算得到的G x-Epm，步骤 (4)中计算得到的Gx-BCp，及步骤(5)中计算得到的GX- EAT，可对非端部接触式少片端部加强型 变截面主副簧的复合刚度Kmat进行验算，即
【文档编号】G06F17/50GK105956308SQ201610319246
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】周长城, 赵雷雷, 于曰伟, 汪晓, 袁光明, 邵杰, 刘灿昌
【申请人】山东理工大学