CN105718706B - 端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据各片主簧的结构参数、副簧长度和片数、副簧斜线段的厚度比及抛物线段的厚度比、弹性模量、主副簧复合刚度设计要求值，对端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度进行设计。通过实例及仿真验证可知，该发明所提供的端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法是正确的，可得到准确可靠的副簧根部厚度设计值，为端部接触式少片根部加强型主副簧设计提供了可靠的设计方法，利用该方法可提高端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的设计水平、产品质量和性能及车辆行驶平顺性；同时，还可降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

Description

端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法

技术领域

本发明涉及车辆悬架钢板弹簧，特别是端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法。

背景技术

对于少片变截面钢板弹簧，为了满足变刚度的要求，通常将其设计为少片变截面主副簧。由于少片变截面主簧的第1片其受力复杂，不仅承受垂向载荷，同时还承受扭转载荷和纵向载荷，因此，实际所设计的第1片主簧的端部平直段的厚度，通常比其他各片主簧的偏厚一些，即在实际设计和生产中，大都采用端部非等构的少片抛物线型变截面主副钢板弹簧；同时，为了加强少片抛物线型变截面主副簧的应力强度，通常在根部平直段与抛物线段之间增设一斜线段，即采用根部加强型的少片变截面主副簧。另外，由于为了满足主副簧不同复合刚度的设计要求，通常采用不同长度的副簧，即主簧与副簧的接触位置也不同，因此，主副簧可分为端部接触式和非端部接触式，其中，在副簧根部平直段厚度及片数给定情况下，端部接触式主副簧的复合刚度大于非端部接触式的复合刚度。副簧根部平直段的厚度决定主副簧的复合刚度大小，对车辆行驶平顺性具有重要影响；然后，由于主簧端部平直段非等构，副簧的长度小于主簧的长度，同时，根部设有斜线加强段，因此，端部接触式少片根部加强型主副簧的根部平直段的厚度设计非常复杂，先前一直未能给出副簧厚度设计方法，无法满足目前车辆行业快速发展及对悬架少片变截面主副钢板弹簧精确设计的要求。因此，必须建立一种精确、可靠的端部接触式少片根部加强型主副簧的副簧根部平直段厚度的设计方法，满足车辆行业快速发展及对少片变截面主副钢板弹簧精确设计的要求，提高变截面钢板弹簧的设计水平、产品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

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、可靠的端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法，其设计流程如图1所示。端部接触式少片根部加强型变截面主副簧为对称结构，可将一半对称结合主副簧看作悬臂梁，即将对称中心线看作一半弹簧的固定根部，将主簧端部受力点和副簧触点受力点分别看作一半主簧和副簧的端点，其一半对称结构示意图，如图2所示，包括：主簧1，根部垫片2，副簧3，端部垫片4，主簧1和副簧3的各片是由根部平直段、斜线段、抛物线段、端部平直段四段构成，其中，斜线段对钢板弹簧根部起加强作用，主簧和副簧的宽度为b，安装间距的一半l₃，斜线段的长度为Δl，弹性模量为E。主簧1的各片根部平直段之间、副簧3的各片根部平直段之间、及主簧1与副簧3之间均设置有根部垫片2；主簧1的各片端部平直段之间设置有端部垫片4，端部垫片的材料为碳纤维复合材料，以防止工作时产生摩擦噪声。各片主簧的根部平直段的厚度为h_2M，宽度为b，一半长度为L_M，斜线段的根部到主簧端点的距离为l_2M，斜线段的端部到主簧端点的距离为l_2Mp；各片主簧的斜线段的端部厚度为h_2Mp，斜线段的厚度比γ_M＝h_2Mp/h_2M；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；各片主簧的端部平直段的厚度和长度分别为h_1i和l_1i，抛物线段的厚度比为β_i＝h_1i/h_2Mp，i＝1,2,…,m，m为主簧片数。

副簧的一半长度为L_A，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离为l_2A，副簧斜线段的端部到副簧端点的距离为l_2Ap；副簧片数为n，各片副簧的根部平直段的厚度h_2A为待设计参数，斜线段的厚度比γ_A＝h_2Ap/h_2A，即斜线段的端部厚度为h_2Ap＝γ_Ah_2A；各片副簧抛物线段的厚度比为β_Aj＝h_A1j/h_2Ap，端部平直段的厚度为h_A1j＝β_Ajh_2Ap，端部平直段的长度l_A1j＝β_A ² _jl_2Ap，i＝1,2,…,n。在各片主簧的结构参数、副簧长度和片数、副簧斜线段的厚度比和抛物线段的厚度比、弹性模量及主副簧复合刚度设计要求值给定情况下，对端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的副簧根部平直段的厚度进行设计。

为解决上述技术问题，本发明所提供的端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法，其特征在于采用以下计算步骤：

(1)端点受力情况下的各片根部加强型变截面主簧的端点变形系数G_x-Ei计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，斜线段长度Δl，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧斜线段的厚度比γ_M，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段的厚度比β_i，i＝1,2,…,m，对端点受力情况下的各片主簧的端点变形系数G_x-Ei进行计算，即

(2)端点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DE计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，斜线段长度Δl，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主弹簧端点的距离l_2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧斜线段的厚度比γ_M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，对端点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DE进行计算，即

(3)主副簧接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧的端点变形系数G_x-Ezm计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，斜线段长度Δl，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧斜线段的厚度比γ_M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，对主副簧接触点处受力情况下的第m片主簧的端点变形系数G_x-Ezm进行计算，即

(4)主副簧接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DEz计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，斜线段长度Δl，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧斜线段的厚度比γ_M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，对主副簧接触点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DEz进行计算，即

(5)端点受力情况下的n片根部加强型变截面叠加副簧的总端点变形系数G_x-EAT计算：

根据少片根部加强型变截面副簧的一半长度L_A，宽度b，斜线段长度Δl，弹性模量E，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l_2Ap，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离l_2A3，副簧斜线段的厚度比γ_A，副簧片数n，其中，各片副簧的抛物线段的厚度比β_A，对n片叠加副簧的总端点变形系数G_x-EAT进行计算，即

(6)端部接触式少片根部加强型变截面副簧的根部平直段厚度h_2A设计：

根据主副簧的复合刚度设计要求值K_MAT，主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h_2M，步骤(1)中计算得到的G_x-Ei，步骤(2)中计算得到的G_x-DE，步骤(3)中计算得到的G_x-Ezm，步骤(4)中计算得到的G_x-DEz，及步骤(5)中计算得到的G_x-EAT，对该端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的副簧根部平直段的厚度h_2A进行设计，即

本发明比现有技术具有的优点

由于端部接触式少片根部加强型主副簧的根部具有斜线加强段、端部平直段非等构、副簧长度与主簧长度不相等，且第m片主簧除了受端点力之外，还受副簧触点支撑力的作用，主副簧的变形及内力存有耦合，致使各片主簧和副簧的端点力及变形的分析计算非常复杂，因此，先前一直未能给出端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法。本发明可根据端部接触式少片根部加强型主副簧的各片主簧的结构参数、副簧长度和片数、副簧斜线段的厚度比和抛物线段的厚度比、弹性模量及主副簧复合刚度设计要求值，对端部接触式少片根部加强型主副簧的副簧根部平直段厚度进行精确设计。通过设计实例及ANSYS仿真验证可知，利用该方法可得到准确、可靠的端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的副簧根部平直段厚度的计算值，为端部接触式少片根部加强型变截面副簧根部厚度设计提供了可靠的设计方法。利用该方法可提高少片变截面主副钢板弹簧的设计水平、产品质量和性能，确保满足主副簧复合刚度的设计要求，提高车辆行驶平顺性；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是端部接触式少片根部加强型主副簧的副簧根部厚度的设计流程图；

图2是端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的一半对称结构示意图；

图3是实施例一端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的ANSYS变形仿真云图；

图4是实施例二端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的ANSYS变形仿真云图。

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。

实施例一：某端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的宽度b＝60mm，斜线段的长度Δl＝30mm，安装间距的一半l₃＝55mm，弹性模量E＝200GPa；其中，主簧片数m＝2，主簧的一半长度L_M＝575mm，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp＝L_M-l₃-Δl＝490mm，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M＝L_M-l₃＝520mm；各片主簧的根部平直段厚度h_2M＝11mm，主簧斜线段的端部平直段的厚度h_2Mp＝10.23mm，主簧斜线段的厚度比γ_M＝h_2Mp/h_2M＝0.93；第1片主簧的端部平直段的厚度h₁₁＝7mm，第1片主簧的抛物线段的厚度比β₁＝h₁₁/h_2Mp＝0.69；第2片主簧的端部平直段的厚度h₁₂＝6mm，第2片主簧的抛物线段的厚度比β₂＝h₁₂/h_2Mp＝0.59。副簧片数n＝1，副簧的一半长度L_A＝525mm，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀＝L_M-L_A＝50mm，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离l_2A＝L_A-l₃＝470mm，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l_2Ap＝L_A-l₃-Δl＝440mm；该片副簧斜线段的厚度比γ_A＝0.93，副簧抛物线段的厚度比β_A＝0.62。该主副簧的复合刚度设计要求值K_MAT＝92.48N/mm，根据该主副簧的各片主簧的结构参数、副簧长度、弹性模量及主副簧的复合刚度设计要求值，对该端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的副簧根部平直段的厚度进行设计。

本发明实例所提供的端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法，其设计流程如图1所示，具体设计步骤如下：

(1)端点受力情况下的各片根部加强型变截面主簧的端点变形系数G_x-Ei计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M＝575mm，宽度b＝60mm，斜线段长度Δl＝30mm，弹性模量E＝200GPa，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp＝490mm，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M＝520mm，主簧斜线段的厚度比γ_M＝0.93，主簧片数m＝2，其中，第1片主簧的抛物线段的厚度比β₁＝0.69，第2片主簧的抛物线段的厚度比β₂＝0.59，对端点受力情况下的第1片主簧和第2片主簧的端点变形系数G_x-E1和G_x-E2分别进行计算，即

(2)端点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DE计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M＝575mm，宽度b＝60mm，斜线段长度Δl＝30mm，弹性模量E＝200GPa，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp＝490mm，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M＝520mm，主簧斜线段的厚度比γ_M＝0.93，主簧片数m＝2，其中，第2片主簧的抛物线段的厚度比β₂＝0.59，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀＝50mm，对端点受力情况下的第2片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DE进行计算，即

(3)主副簧接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧的端点变形系数G_x-Ez2计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M＝575mm，宽度b＝60mm，斜线段长度Δl＝30mm，弹性模量E＝200GPa，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp＝490mm，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M＝520mm，主簧斜线段的厚度比γ_M＝0.93，主簧片数m＝2，其中，第2片主簧的抛物线段的厚度比β₂＝0.59，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀＝50mm，对主副簧接触点受力情况下的第2片主簧的端点变形系数G_x-Ez2进行计算，即

(4)主副簧接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DEz计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M＝575mm，宽度b＝60mm，斜线段长度Δl＝30mm，弹性模量E＝200GPa，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp＝490mm，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M＝520mm，主簧斜线段的厚度比γ_M＝0.93，主簧片数m＝2，其中，第2片主簧的抛物线段的厚度比β₂＝0.59，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀＝50mm，对主副簧接触点受力情况下的第2片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DEz进行计算，即

(5)端点受力情况下的n片根部加强型变截面叠加副簧的总端点变形系数G_x-EAT计算：

根据少片根部加强型变截面副簧的一半长度L_A＝525mm，宽度b＝60mm，斜线段长度Δl＝30mm，弹性模量E＝200GPa，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l_2Ap＝440mm，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离l_2A＝470mm，副簧斜线段的厚度比γ_A＝0.93，副簧片数n＝1，副簧抛物线段的厚度比β_A＝0.62，对n片叠加副簧的总端点变形系数G_x-EAT进行计算，即

(6)端部接触式少片根部加强型变截面副簧的根部平直段厚度h_2A设计：

根据主副簧的复合刚度设计要求值K_MAT＝92.48N/mm，主簧片数m＝2，各片主簧的根部平直段的厚度h_2M＝11mm，步骤(1)中计算得到的G_x-E1＝107.53mm⁴/N和G_x-E2＝113.42mm⁴/N，步骤(2)中计算得到的G_x-DE＝94.37mm⁴/N，步骤(3)中计算得到的G_x-Ez2＝94.37mm⁴/N，步骤(4)中计算得到的G_x-DEz＝79.78mm⁴/N，及步骤(5)中计算得到的G_x-EAT＝83.22mm⁴/N，对该端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的副簧根部厚度h_2A进行设计，即

利用ANSYS有限元仿真软件，根据该端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的结构参数、材料特性参数及设计得到的副簧根部厚度h_2A＝14mm，建立一半对称结构主副簧的ANSYS仿真模型，划分网格，设置副簧触点与主簧接触，并在仿真模型的根部施加固定约束，在主副簧的端点施加集中载荷F＝1780N，对该端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的变形进行ANSYS仿真，所得到的主副簧的ANSYS变形仿真云图，如图3所示；其中，主副簧在端点位置处的最大变形量f_DSmax＝38.25mm，可知，该主副簧复合刚度的仿真验证值K_MAT＝2F/f_DSmax＝93.07N/mm。

可知，该主副簧复合刚度仿真验证值K_MAT＝93.07N/mm，与设计要求值K_MAT＝92.48N/mm相吻合，相对偏差仅为0.63％；结果表明该发明所提供的端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法是正确的，副簧根部平直段的厚度设计值是准确、可靠的。

实施例二：某端部接触式少片根部加强型变截面主簧的宽度b＝60mm，安装间距的一半l₃＝60mm，斜线段的长度Δl＝30mm，弹性模量E＝200GPa；其中，主簧片数m＝2，主簧的一半长度L_M＝600mm，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp＝L_M-l₃-Δl＝510mm，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M＝L_M-l₃＝540mm；各片主簧的根部平直段的厚度h_2M＝12mm，主簧斜线段的端部厚度h_2Mp＝11mm，斜线段的厚度比γ_M＝h_2Mp/h_2M＝0.92；第1片主簧的端部平直段的厚度h₁₁＝7mm，第1片主簧的抛物线段的厚度比β₁＝h₁₁/h_2Mp＝0.64；第2片主簧的端部平直段的厚度h₁₂＝6mm，第2片主簧的抛物线段的厚度比β₂＝h₁₂/h_2Mp＝0.55。副簧片数n＝1，副簧的一半长度L_A＝540mm，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀＝L_M-L_A＝60mm，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l_2Ap＝L_A-l₃-Δl＝450mm，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离l_2A＝L_A-l₃＝480mm；该片副簧斜线段的厚度比γ_A＝h_2Ap/h_2A＝0.92；抛物线段的厚度比β_A＝0.67。该主副簧的复合刚度设计要求值K_MAT＝80.30N/mm，根据各片主簧的结构参数、副簧长度、弹性模量及主副簧的复合刚度设计要求值，对该端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的副簧根部平直段厚度进行设计。

采用与实施例一相同的设计方法和步骤，对该少片根部加强型变截面主副簧的副簧根部厚度进行设计，具体设计步骤如下：

(1)端点受力情况下的各片根部加强型变截面主簧的端点变形系数G_x-Ei计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M＝600mm，宽度b＝60mm，斜线段长度Δl＝30mm，弹性模量E＝200GPa，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp＝510mm，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M＝540mm，主簧斜线段的厚度比γ_M＝0.92，主簧片数m＝2，其中，第1片主簧的抛物线段的厚度比β₁＝0.64，第2片主簧的抛物线段的厚度比β₂＝0.55，对端点受力情况下的第1片主簧和第2片主簧的端点变形系数G_x-E1和G_x-E2分别进行计算，即

(2)端点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DE计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M＝600mm，宽度b＝60mm，斜线段长度Δl＝30mm，弹性模量E＝200GPa，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp＝510mm，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M＝540mm，主簧斜线段的厚度比γ_M＝0.92，主簧片数m＝2，其中，第2片主簧的抛物线段的厚度比β₂＝0.55，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀＝60mm，对端点受力情况下的第2片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DE进行计算，即

(3)主副簧接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧的端点变形系数G_x-Ez2计算：

根据少片根部加强型变截面钢板弹簧主簧的一半长度L_M＝600mm，宽度b＝60mm，斜线段长度Δl＝30mm，弹性模量E＝200GPa，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp＝510mm，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M＝540mm，主簧斜线段的厚度比γ_M＝0.92，主簧片数m＝2，其中，第2片主簧的抛物线段的厚度比β₂＝0.55，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀＝60mm，对主副簧接触点受力情况下的第2片主簧的端点变形系数G_x-Ez2进行计算，即

(4)主副簧接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DEz计算：

根据少片根部加强型变截面钢板弹簧主簧的一半长度L_M＝600mm，宽度b＝60mm，安装间距的一半l₃＝60mm，斜线段长度Δl＝30mm，弹性模量E＝200GPa，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp＝510mm，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M＝540mm，主簧斜线段的厚度比γ_M＝0.92，主簧片数m＝2，其中，第2片主簧的抛物线段的厚度比β₂＝0.55，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀＝60mm，对主副簧接触点受力情况下的第2片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DEz进行计算，即

(5)端点受力情况下的n片根部加强型变截面叠加副簧的总端点变形系数G_x-EAT计算：

根据少片根部加强型变截面副簧的一半长度L_A＝540mm，宽度b＝60mm，斜线段长度Δl＝30mm，弹性模量E＝200GPa，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l_2Ap＝450mm，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离l_2A＝480mm，副簧斜线段的厚度比γ_A＝0.92，副簧抛物线段的厚度比β_A＝0.67，副簧片数n＝1，对n片叠加副簧的总端点变形系数G_x-EAT进行计算，即

(6)端部接触式少片根部加强型变截面副簧的根部平直段厚度h_2A设计：

根据主副簧的复合刚度设计要求值K_MAT＝83.30N/mm，主簧片数m＝2，各片主簧的根部平直段的厚度h_2M＝12mm，步骤(1)中计算得到的G_x-E1＝128.94mm⁴/N和G_x-E2＝134.42mm⁴/N，步骤(2)中计算得到的G_x-DE＝107.63mm⁴/N，步骤(3)中计算得到的G_x-Ez2＝107.63mm⁴/N，步骤(4)中计算得到的G_x-DEz＝88.38mm⁴/N，及步骤(5)中计算得到的G_x-EAT＝88.72mm⁴/N，对该端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的副簧根部平直段的厚度h_2A进行设计，即

利用ANSYS有限元仿真软件，根据该端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的结构参数和材料特性参数，及设计所得到的副簧根部厚度h_2A＝13mm，建立一半对称结构主副簧的ANSYS仿真模型，划分网格，设置副簧触点与主簧接触，并在仿真模型的根部施加固定约束，在主副簧端点施加集中载荷F＝1640N，对该端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的变形进行ANSYS仿真，所得到的主副簧的ANSYS变形仿真云图，如图4所示；其中，主副簧在端点位置处的最大变形量f_DSmax＝39.23mm，可知，该主副簧复合刚度的仿真验证值K_MAT＝2F/f_DSmax＝83.61N/mm。

可知，该主副簧的复合刚度仿真验证值K_MAT＝83.61N/mm，与设计要求值K_MAT＝83.30N/mm相吻合，相对偏差仅为0.37％；结果表明该发明所提供的端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法是正确的，副簧根部平直段的厚度设计值是准确、可靠的。

Claims (1)

1.端部接触式少片根部加强型副簧根部厚度的设计方法，其中，少片根部加强型变截面主副钢板弹簧的一半对称结构由根部平直段、斜线段、抛物线段和端部平直段四段构成的，其中，斜线段对弹簧根部起加强作用；各片主簧的端部平直段非同构，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；副簧长度小于主簧长度，当载荷大于副簧起作用载荷时，副簧触点与主簧端部平直段内某点相接触，主副簧一起工作以满足复合刚度设计要求；在各片主簧的结构参数、副簧长度和片数、副簧斜线段的厚度比和抛物线段的厚度比、弹性模量、及主副簧复合刚度设计要求值给定情况下，对端部接触式少片根部加强型主副簧的副簧根部平直段厚度进行设计，具体设计步骤如下：

(1)端点受力情况下的各片根部加强型变截面主簧的端点变形系数G_x-Ei计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，斜线段长度Δl，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧斜线段的厚度比γ_M，主簧片数m，其中，第i片主簧的抛物线段的厚度比β_i，i＝1,2,…,m，对端点受力情况下的各片主簧的端点变形系数G_x-Ei进行计算，即

(2)端点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DE计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，斜线段长度Δl，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主弹簧端点的距离l_2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧斜线段的厚度比γ_M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，对端点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DE进行计算，即

(3)主副簧接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧的端点变形系数G_x-Ezm计算：根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，斜线段长度Δl，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧斜线段的厚度比γ_M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，对主副簧接触点处受力情况下的第m片主簧的端点变形系数G_x-Ezm进行计算，即

(4)主副簧接触点受力情况下的第m片根部加强型变截面主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DEz计算：

根据少片根部加强型变截面主簧的一半长度L_M，宽度b，斜线段长度Δl，弹性模量E，主簧抛物线段的根部到主簧端点的距离l_2Mp，主簧斜线段的根部到主簧端点的距离l_2M，主簧斜线段的厚度比γ_M，主簧片数m，其中，第m片主簧的抛物线段的厚度比β_m，副簧触点与主簧端点的水平距离l₀，对主副簧接触点受力情况下的第m片主簧在端部平直段与副簧接触点处的变形系数G_x-DEz进行计算，即

(5)端点受力情况下的n片根部加强型变截面叠加副簧的总端点变形系数G_x-EAT计算：

根据少片根部加强型变截面副簧的一半长度L_A，宽度b，斜线段长度Δl，弹性模量E，副簧抛物线段的根部到副簧端点的距离l_2Ap，副簧斜线段的根部到副簧端点的距离l_2A3，副簧斜线段的厚度比γ_A，副簧片数n，其中，各片副簧的抛物线段的厚度比β_A，对n片叠加副簧的总端点变形系数G_x-EAT进行计算，即

(6)端部接触式少片根部加强型变截面副簧的根部平直段厚度h_2A设计：

根据主副簧的复合刚度设计要求值K_MAT，主簧片数m，各片主簧的根部平直段的厚度h_2M，步骤(1)中计算得到的G_x-Ei，步骤(2)中计算得到的G_x-DE，步骤(3)中计算得到的G_x-Ezm，步骤(4)中计算得到的G_x-DEz，及步骤(5)中计算得到的G_x-EAT，对该端部接触式少片根部加强型变截面主副簧的副簧根部平直段的厚度h_2A进行设计，即