非端部接觸式少片拋物線型主副簧的副簧剛度設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及車輛懸架鋼板彈黃，特別是非端部接觸式少片拋物線型主副黃的副黃 剛度設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了滿足在不同載荷下的車輛懸架變剛度設(shè)計要求，采用少片變截面主副黃，其 中，副黃觸點與主黃之間設(shè)計有一定的主副黃間隙，確保當(dāng)大于副黃起作用載荷之后，主、 副黃共同工作，W滿足復(fù)合剛度的設(shè)計要求。少片變截面主副黃的第1片主黃的受力復(fù)雜， 不僅承受垂向載荷，同時還承受扭轉(zhuǎn)載荷和縱向載荷，因此，實際所設(shè)計的第1片主黃的端 部平直段的厚度和長度，大于他各片主黃的端部平直段的厚度和長度，即大都采用端部非 等構(gòu)的少片變截面鋼板彈黃，W滿足第1片主黃受力復(fù)雜的要求。另外，為了滿足不同復(fù)合 剛度的設(shè)計要求，通常采用不同長度的副黃，即副黃觸點與主黃相接觸的位置也不同，因 此，可分為端部平直段接觸式和非端部接觸式兩種。主副黃接觸一起工作時，第m片主黃除 了受端點力之外，還受到副黃觸點的支撐力的作用，致使少片變截面主副黃的變形及內(nèi)力 計算非常復(fù)雜。少片變截面主副黃的復(fù)合剛度，對車輛行駛平順性具有重要影響，因此，必 須對所設(shè)計的少片變截面主副黃的復(fù)合剛度進(jìn)行校核和驗算，W確保滿足復(fù)合剛度的設(shè)計 要求。然而，由于主黃的端部平直段非等構(gòu)、主副黃的長度不相等、主副黃的變形及內(nèi)力分 析計算非常復(fù)雜，因此，對于非端部接觸式少片拋物線型變截面主副黃，先前一直未能給出 副黃剛度設(shè)計方法。盡管先前曾有人給出了少片變截面鋼板彈黃的設(shè)計和計算方法，例如， 彭莫，高軍曾在《汽車工程》，1992年(第14卷)第3期，提出了變截面鋼板彈黃的設(shè)計和計算 方法，主要是針對端部等構(gòu)的少片拋物型變截面鋼板彈黃進(jìn)行設(shè)計和計算，其不足之處不 能滿足端部接觸式少片拋物線型變截面主副黃及其副黃剛度設(shè)計要求。目前工程設(shè)計人 員，大都是忽略主副黃不等長的影響，直接將復(fù)合剛度的設(shè)計要求值，減去主黃剛度得到副 黃剛度近似設(shè)計值，因此，不能得到準(zhǔn)確、可靠的副黃剛度設(shè)計值，不能滿足非端部接觸式 少片拋物線型變截面主副黃的精確設(shè)計要求。
[0003] 因此，必須建立一種精確、可靠的非端部接觸式少片拋物線型變截面主副黃的副 黃剛度的設(shè)計方法，滿足車輛行業(yè)快速發(fā)展及對少片拋物線型變截面主副鋼板彈黃精確設(shè) 計的要求，提高少片拋物線型變截面主副黃的設(shè)計水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能，確保產(chǎn)品滿足車 輛懸架對主副黃復(fù)合剛度的設(shè)計要求，提高車輛行駛平順性；同時，降低設(shè)計及試驗費用， 加快產(chǎn)品開發(fā)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡便、 可靠的非端部接觸式少片拋物線型主副黃的副黃剛度設(shè)計方法，其設(shè)計流程圖，如圖1所 示。少片拋物線型變截面主副黃的一半對稱結(jié)構(gòu)可看作為變截面懸臂梁，即將對稱中屯、線 看作為一半彈黃的根部固定端，將主黃端部受力點及副黃端部觸點分別看作為主黃端點和 副黃端點。非端部接觸式少片拋物線型變截面主副黃的一半對稱結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示， 包括，主黃1，根部墊片2,副黃3,端部墊片4,主黃1各片的根部平直段之間、副黃3的根部平 直段之間及主黃1和副黃3之間均設(shè)有根部墊片2,主黃1的端部平直段之間設(shè)有端部墊片4， 端部墊片的材料為碳纖維復(fù)合材料，W降低彈黃工作所產(chǎn)生的摩擦噪聲。主副黃的一半對 稱結(jié)構(gòu)由根部平直段、拋物線段和端部平直段Ξ段所構(gòu)成，主副黃的安裝間距的一半為13， 寬度為b，彈性模量為E;其中，主黃片數(shù)為m，各片主黃的一半長度為Lm，各片主黃的根部平 直段的厚度為h2M，各片主黃的端部平直段非等構(gòu)，即第1片主黃的端部平直段的厚度和長 度，大于其他各片主黃的端部平直段的厚度和長度，各片主黃的端部平直段的厚度和長度 分別為hii和111，1 = 1，2，一，111;中間變截面段為拋物線段，各片主黃的拋物線段的厚度比為 i3i = hli/h2M，拋物線段的根部到主黃端點的距離為l2M=LM-l3。副黃片數(shù)為n，各片副黃的一 半長度為La,副黃觸點與主黃端點的水平距離為1o = Lm-La;各片副黃的根部平直段厚度為 h2A，各片副黃的端部平直段的厚度和長度分別為hAU和Iau，各片副黃拋物線段的厚度比β/υ =相/1124〇 = 1，2，..，11。畐騰觸點與主黃拋物線段之間的主副黃間隙為5，當(dāng)載荷大于副黃 起作用載荷后，副黃觸點與主黃拋物線段內(nèi)某點相接觸而共同起作用，W滿足車輛懸架復(fù) 合剛度的設(shè)計要求。在各片主黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副黃長度、彈性模量及主副黃復(fù)合剛度設(shè)計要 求值給定情況下，對非端部接觸式少片變截面主副黃的副黃剛度進(jìn)行設(shè)計。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的非端部接觸式少片拋物線型主副黃的副黃 剛度設(shè)計方法，其特征在于采用W下設(shè)計步驟：
[0006] (1)端點受力情況下的各片拋物線型變截面主黃的端點變形系數(shù)Gx-di計算：
[0007] 根據(jù)少片拋物線型變截面主黃的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，主黃拋物線段的 根部到主黃端點的距離12M，主黃片數(shù)m，其中，第i片主黃的拋物線段的厚度比扣，其中，i = 1，2，···，πι，對端點受力情況下的各片主黃的端點變形系數(shù)Gx-di進(jìn)行計算，即
[000引
[0009] (2)端點受力情況下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變形系數(shù)Gx-bc計 算：
[0010] 根據(jù)少片拋物線型變截面主黃的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，主拋物線段的根 部到主黃端點的距離12M，副黃觸點與主黃端點的水平距離1〇,主黃片數(shù)m，對端點受力情況 下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變形系數(shù)Gx-bc進(jìn)行計算，即
[0011]
[001^ (3化副黃接觸點受力情況下的第m片主黃的端點變形系數(shù)Gx-Dpm計算：
[0013] 根據(jù)少片拋物線型變截面主黃的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，主黃拋物線段的 根部到主黃端點的距離12M，副黃觸點與主黃端點的水平距離1〇,主黃片數(shù)m，對主副黃接觸 點處受力情況下的第m片主黃在端點位置處的變形系數(shù)Gx-Dpm進(jìn)行計算，即
[0014]
[0015] (4)主副黃接觸點受力情況下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變形系 數(shù)Gx-BGp計算：
[0016] 根據(jù)少片拋物線型變截面主黃的一半長度Lm，寬度b，彈性模量E，主黃拋物線段的 根部到主黃端點的距離12M，副黃觸點與主黃端點的水平距離1〇,主黃片數(shù)m，對主副黃接觸 點處受力情況下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變形系數(shù)Gx-bcp進(jìn)行計算，即
[0017]
[0018] (5)非端部接觸式少片拋物線型變截面主副黃的副黃剛度Kat設(shè)計：
[0019] 根據(jù)非端部接觸式少片拋物線型變截面主副黃的復(fù)合剛度設(shè)計要求值Kmat，主黃 片數(shù)m，各片根部平直段的厚度h2M，步驟（1)中計算所得到的Gx-di，步驟（2)中計算得到的 Gx-BC，步驟(3)中計算得到的Gx-Dpm，及步驟(4)中計算得到的Gx-BCp，對非端部接觸式少片拋物 線型變截面主副黃的副黃剛度Kat進(jìn)行設(shè)計，即
[0020]
[0021] 本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點
[0022] 由于主黃的端部平直段非等構(gòu)，主黃與副黃的長度不相等，且第m片主黃除了受端 點力之外，還受副黃觸點支撐力的作用，少片變截面主副黃的變形及內(nèi)力的分析計算非常 復(fù)雜，因此，先前一直未能給出非端部接觸式少片變截面主副黃的副黃剛度設(shè)計方法。本發(fā) 明可各片主黃的結(jié)構(gòu)參數(shù)、副黃的長度、彈性模量及主副黃的復(fù)合剛度設(shè)計要求值，對非端 部接觸式少片拋物線型主副黃的副黃剛度進(jìn)行設(shè)計。通過設(shè)計實例及試驗測試驗證可知， 利用該方法可得到準(zhǔn)確、可靠的非端部接觸式少片變截面主副黃的副黃剛度設(shè)計值，為非 端部接觸式少片變截面主副黃的副黃剛度設(shè)計提供了可靠的設(shè)計方法，從而提高少片變截 面主副鋼板彈黃的設(shè)計水平、產(chǎn)品質(zhì)量和性能，確保產(chǎn)品滿足車輛懸架對主副黃復(fù)合剛度 的設(shè)計要求，提高車輛行駛平順性；同時，還可降低懸架彈黃質(zhì)量和成本，降低設(shè)計及試驗 費用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
【附圖說明】
[0023] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說明。
[0024] 圖1是非端部接觸式少片拋物線型變截面主副黃的副黃剛度的設(shè)計流程圖；
[0025] 圖2是非端部接觸式少片拋物線型變截面主副黃的一半對稱結(jié)構(gòu)示意圖。 具體實施方案
[00%]下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]實施例一:某非端部接觸式少片拋物線型變截面鋼板彈黃的寬度b = 60mm，安裝間 距的一半l3 = 55mm，彈性模量E = 200G化;其中，主黃片數(shù)m = 2,主黃的一半長度LM=575mm， 各片主黃的拋物線段的根部到主黃端點的距離l2M=LM-l3 = 520mm，各片主黃的根部平直段 的厚度h2M=llmm;第1片主黃的端部平直段的厚度hii = 7mm，第1片主黃的拋物線段的厚度 比& = hii/h2M=0.64,第2片主黃的端部平直段的厚度hi2 = 6mm，第2片主黃的拋物線段的厚 度比化= hi2/h2M = 0.55;副黃的一半長度LA=375mm，副黃觸點與主黃端點的水平距離1〇 = LM-LA=200mm。該主副黃的復(fù)合剛度設(shè)計要求值KMAT = 76.42N/mm，根據(jù)各片主黃的結(jié)構(gòu)參 數(shù)、副黃長度、及彈性模量，對該少片拋物線型變截面主副黃的副黃剛度進(jìn)行設(shè)計。
[0028] 本發(fā)明實例所提供的非端部接觸式少片拋物線型主副黃的副黃剛度設(shè)計方法，其 設(shè)計流程如圖1所示，具體設(shè)計步驟如下：
[0029] (1)端點受力情況下的各片拋物線型變截面主黃的端點變形系數(shù)Gx-di計算：
[0030] 根據(jù)少片拋物線型變截面主黃的一半長度LM = 575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主黃拋物線段的根部到主黃端點的距離l2M=520mm，主黃片數(shù)m = 2,其中，第1片主 黃的拋物線段的厚度比01 = 0.64,第2片主黃的拋物線段的厚度比阮=0.55,對端點受力情 況下的第1片主黃和第2片主黃的端點變形系數(shù)Gx-D1和Gx-D2分別進(jìn)行計算，即
[0033] (2)端點受力情況下的第m片主黃在拋物線段與副黃接觸點處的變形系數(shù)Gx-bc計 算：
[0034] 根據(jù)少片拋物線型變截面主黃的一半長度LM = 575mm，寬度b = 60mm，彈性模量E = 200GPa，主黃拋物線段的根部到主黃端點的距離l2M=520mm，副黃觸點與主黃端點的水平距 離lo = 200mm，主黃片數(shù)m=2,對端點受力情況下的第2片主黃在拋物線段與副黃接觸點處 的變形