技术领域
[0001] 本
发明涉及车辆悬架渐变刚度板簧，特别是两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法。
背景技术
[0002] 为了满足在不同
载荷下的车辆行驶平顺性的设计要求，可采用两级渐变刚度板簧，即在主簧末片与第一级副簧首片之间、及第一级副簧末片与第二级副簧首片之间，设计有两级渐变间隙，其中，应用最为广泛的是等厚主簧式两级渐变刚度板簧，即主簧各片厚度相等。为了提高主簧强度和使用寿命，通过各片主簧各自不同的自由切线弧高，确保装配夹紧后的主簧初始切线弧高及夹紧刚度特性满足设计要求；同时，使首片主簧或前几片主簧受预夹紧压应
力，而末片或后几片主簧受预夹紧拉
应力，提高板簧可靠性和使用寿命。板簧装配夹紧后的首片主簧初始切线弧高，不仅影响板簧装配安装，而且还影响车辆行驶平顺性和安全性。对于给定设计结构的两级渐变刚度板簧的各片等厚主簧，装配夹紧后的首片板簧初始切线弧高是否满足设计要求，必须对其进行仿真验算。然而，据所查资料可知，受装配夹紧后的首片等厚主簧初始
曲率半径仿真计算的制约，先前国内外一直未给出两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法。随着车辆行驶速度及其对平顺性要求的不断提高，对两级渐变刚度板簧各片等厚主簧设计提出了更高要求，因此，必须建立一种精确、可靠的两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法，为两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧初始切线弧高的仿真验算提供可靠的技术方法，满足车辆行业快速发展、车辆行驶平顺性及两级渐变刚度板簧的设计要求，提高产品的设计
水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低产品的设计及试验
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、可靠的两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法，其仿真验算
流程图，如图1所示。两级渐变刚度板簧等厚主簧与第一级和第二级副簧的一半对称夹紧结构示意图，如图2所示，是由主簧1、第一级副簧2和第二级副簧3构成。两级渐变刚度板簧板簧的宽度为b，
弹性模量为E，骑
马螺栓夹紧的根部平直段的一半长度为L0。主簧1的片数为n，各片主簧的厚度相等，即等厚式
叠加主簧，各片等厚主簧的厚度为h，一半作用长度为LiT，i＝1,2,…,n。第一级副簧2的片数为m1，第一级副簧各片板簧的厚度hA1j，第一级副簧各片的一半作用长度为LA1jT，j＝1,2,…,m1。第二级副簧3的片数为m2，第二级副簧各片板簧的厚度hA2k，第二级副簧各片的一半作用长度为LA2kT，k＝1,2,…,m2。两级渐变刚度板簧装配夹紧后，首片主簧的初始切线弧高为HgC1，第一级副簧首片的初始切线弧高为HgAC1，第二级副簧首片的初始切线弧高为HgAC2，且在末片主簧与第一级副簧首片之间、及第一级副簧末片与第二级副簧首片之间形成两级渐变间隙δMA1和从δA12，从而满足板簧渐变刚度的设计要求。通过各片等厚主簧的自由切线弧高，确保装配夹紧后的首片主簧初始切线弧高和各片主簧预夹紧应力满足设计要求。根据等厚主
簧片数，各片等厚主簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，在首片主簧初始
曲率半径仿真计算的
基础上，对两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧的初始切线弧高进行仿真验算，确保装配夹紧后的首片主簧初始切线弧高满足设计要求。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所提供的两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法，其特征在于采用以下仿真验算步骤：
[0005] (1)两级渐变刚度板簧的各片等厚主簧自由曲率半径Ri0的计算：
[0006] 根据主簧片数n，根部平直段的一半长度L0，各片主簧的一半作用长度LiT，各片主簧的自由切线弧高的设计值Hgi0，对两级渐变刚度板簧的各片等厚主簧的自由曲率半径Ri0进行计算，i＝1,2,..,n，即
[0007]
[0008] (2)两级渐变刚度板簧装配夹紧后的首片主簧初始曲率半径RC1的计算：
[0009] 根据主簧片数n，各片主簧的厚度h；步骤(1)中计算得到的Ri0，以装配夹紧后的首片主簧的初始曲率半径RC1为待求参变量，建立两级渐变刚度板簧装配夹紧后的首片主簧初始曲率半径RC1的计算数学模型，即
[0010]
[0011] 利用Matlab计算程序，求解上述关于RC1的方程，便可得到两级渐变刚度板簧装配夹紧后的首片主簧的初始曲率半径的计算值RC1；
[0012] (3)两级渐变刚度板簧装配夹紧后的其他各片主簧初始曲率半径RCi的计算：
[0013] 根据主簧片数n，各片主簧的厚度h，步骤步骤(2)中计算得到的RC1，对两级渐变刚度板簧装配夹紧后除首片主簧之外的其他各片主簧的初始曲率半径RCi进行计算，i＝2,3,..,n，即
[0014] RCi＝RC1+(i-1)h,i＝2,3,..,n；
[0015] (4)两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧初始切线弧高HgCi的仿真验算：
[0016] 根据主簧片数n，根部平直段的一半长度L0，各片主簧的一半作用长度LiT；步骤(2)和步骤(3)中计算得到的RCi，对两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧的初始切线弧高HgCi进行仿真验算，i＝1,2,..,n，即
[0017]
[0018] 本发明比现有技术具有的优点
[0019] 对于两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧初始切线弧高，由于受装配夹紧后的首片主簧初始曲率半径仿真计算这一关键技术问题的制约，先前国内外一直未曾给出准确可靠的仿真验算法，不能满足车辆快速发展及对悬架渐变刚度板簧现代化CAD设计的要求。本发明可根据等厚主簧片数，各片等厚主簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，在首片主簧初始曲率半径仿真计算的基础上，对两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧的初始切线弧高进行仿真验算。通过样机试验测试可知，本发明所提供的两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法是正确的，可得到准确可靠的各片等厚主簧初始切线弧高的仿真验算值，为两级渐变刚度板簧装配夹紧后各片等厚主簧的初始切线弧高的仿真验算提供了可靠的技术方法。利用该方法可确保两级渐变刚度板簧装配夹紧后的首片主簧初始切线弧高满足设计要求，提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低产品的设计及试验费用，加快产品开发速度。
附图说明
[0020] 为了更好地理解本发明，下面结合附图做进一步的说明。
[0021] 图1是两级渐变刚度板簧各片等厚主簧初始切线弧高的仿真验算流程图；
[0022] 图2是两级渐变刚度板簧等厚主簧与第一级和第二级副簧的一半对称夹紧结构示意图。具体实施方案
[0023] 下面通过
实施例对本发明作进一步详细说明。
[0024] 实施例一，某两级渐变刚度板簧的宽度b＝60mm，骑马螺栓夹紧的根部平直段的一半长度L0＝50mm。主簧片数n＝3片，各片主簧的厚度h＝8mm，各片主簧的一半作用长度分别为L1T＝525mm，L2T＝450mm，L3T＝350mm。第一级副簧的片数m1＝1片，第一级副簧的厚度hA11＝h4＝13mm，第一级副簧的一半作用长度为LA11T＝250mm。第二级副簧的片数m2＝1，第二级副簧的厚度hA21＝13mm，第二级副簧的一半作用长度为LA21T＝150mm。各片主簧的自由切线弧高的设计值为Hg10＝96.0mm，Hg20＝70.4mm，Hg10＝40.9mm。根据主簧片数，各片等厚主簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，对该两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧的初始切线弧高进行仿真验算。
[0025] 本发明实例所提供的两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法，其仿真验算流程如图1所示，具体仿真验算步骤如下：
[0026] (1)两级渐变刚度板簧的各片等厚主簧自由曲率半径Ri0的计算：
[0027] 根据主簧片数n＝3，根部平直段的一半长度L0＝50mm，各片主簧的一半作用长度L1T＝525mm，L2T＝450mm，L3T＝350mm；各片主簧的自由切线弧高的设计值Hg10＝96.0mm，Hg20＝70.4mm，Hg10＝40.9mm，对该两级渐变刚度板簧的各片等厚主簧的自由曲率半径Ri0进行计算，i＝1,2,3，即
[0028]
[0029]
[0030]
[0031] (2)两级渐变刚度板簧装配夹紧后的首片主簧初始曲率半径RC1的计算：
[0032] 根据主簧片数n＝3，各片主簧的厚度h＝8mm；步骤(1)中计算得到的R10＝1175.2mm，R20＝1136.1mm，R30＝1099.5mm，以装配夹紧后的首片主簧的初始曲率半径RC1为待求参变量，建立该两级渐变刚度板簧装配夹紧后的首片主簧的初始曲率半径RC1的计算数学模型，即
[0033]
[0034] 利用Matlab计算程序，求解上述关于RC1的方程，便可得到该两级渐变刚度板簧装配夹紧后的首片主簧的初始曲率半径的计算值RC1＝1128.1mm。
[0035] (3)两级渐变刚度板簧装配夹紧后的其他各片主簧初始曲率半径RCi的计算：
[0036] 根据主簧片数n＝3，各片主簧的厚度h＝8mm，步骤步骤(2)中计算得到的RC1＝1128.1mm，对该两级渐变刚度板簧装配夹紧后除首片主簧之外的其他各片主簧的初始曲率半径RCi进行计算，i＝2,3，即
[0037] RC2＝RC1+h＝1136.1mm,
[0038] RC3＝RC1+2h＝1144.1mm。
[0039] (4)两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧初始切线弧高HgCi的仿真验算：
[0040] 根据主簧片数n＝3，根部平直段的一半长度L0＝50mm，各片主簧的一半作用长度L1T＝525mm，L2T＝450mm，L3T＝350mm；步骤(2)和步骤(3)中计算得到的RC1＝1128.1mm，RC2＝1136.1mm，RC3＝1144.1mm，对该两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧的预夹紧初始切线弧高HgCi进行仿真验算，i＝1,2,3，即
[0041]
[0042]
[0043]
[0044] 通过样机试验测试可知，本发明所提供的两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法是正确的，可得到准确可靠的各片等厚主簧初始切线弧高的仿真验算值。
[0045] 实施例二，某两级渐变刚度板簧的宽度b＝60mm，骑马螺栓夹紧的根部平直段的一半长度L0＝55mm。主簧片数n＝2片，各片等厚主簧的厚度h＝10mm，各片主簧的一半作用长度分别为L1T＝525mm，L2T＝450mm。第一级副簧的片数m1＝1片，第一级副簧的厚度hA11＝13mm，第一级副簧的一半作用长度为LA11T＝250mm。第二级副簧的片数m2＝1，第二级副簧的厚度hA21＝13mm，第二级副簧的一半作用长度为LA21T＝150mm。各片主簧的自由切线弧高的设计值分别为Hg10＝93.3mm，Hg20＝67.7mm。根据主簧片数，各片等厚主簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，对该两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧的初始切线弧高进行仿真验算。
[0046] 采用与实施例一相同的设计方法和步骤，对该两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧的初始切线弧高进行仿真验算，具体仿真验算步骤如下：
[0047] (1)两级渐变刚度板簧的各片等厚主簧自由曲率半径Ri0的计算：
[0048] 根据主簧片数n＝2，根部平直段的一半长度L0＝55mm，各片主簧的一半作用长度L1T＝525mm，L2T＝450mm；各片主簧的自由切线弧高的设计值Hg10＝93.3mm，Hg20＝67.7mm，对该两级渐变刚度板簧的各片等厚主簧的自由曲率半径Ri0进行计算，i＝1,2，即[0049]
[0050]
[0051] (2)两级渐变刚度板簧装配夹紧后的首片主簧初始曲率半径RC1的计算：
[0052] 根据主簧片数n＝2，各片主簧的厚度h＝10mm；步骤(1)中计算得到的R10＝1184.1mm，R20＝1151.6mm，以装配夹紧后的首片主簧的初始曲率半径RC1为待求参变量，建立该两级渐变刚度板簧装配夹紧后的首片主簧的初始曲率半径RC1的计算数学模型，即[0053]
[0054] 利用Matlab计算程序，求解上述关于RC1的方程，便可得到该两级渐变刚度板簧装配夹紧后的首片主簧初始曲率半径的计算值RC1＝1162.6mm。
[0055] (3)两级渐变刚度板簧装配夹紧后的其他各片主簧初始曲率半径RCi的计算：
[0056] 根据主簧片数n＝2，各片主簧的厚度h＝10mm，步骤步骤(2)中计算得到的RC1＝1162.6mm，对该两级渐变刚度板簧装配夹紧后的第2片主簧的初始曲率半径RC2进行计算，即[0057] RC2＝RC1+h＝1172.6mm。
[0058] (4)两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧初始切线弧高HgCi的仿真验算：
[0059] 根据主簧片数n＝2，根部平直段的一半长度L0＝55mm，各片主簧的一半作用长度L1T＝525mm，L2T＝450mm；步骤(2)和步骤(3)中计算得到的RC1＝1162.6mm，RC2＝1172.6mm，对该两级渐变刚度板簧装配夹紧后的各片等厚主簧的初始切线弧高HgCi进行仿真验算，i＝1,2，即
[0060]
[0061]
[0062] 通过样机试验测试可知，本发明所提供的两级渐变刚度板簧等厚主簧初始切线弧高的仿真验算法是正确的，可得到准确可靠的各片等厚主簧初始切线弧高的仿真验算值，为两级渐变刚度板簧装配夹紧后各片等厚主簧的初始切线弧高的仿真验算提供了可靠的技术方法。利用该方法可确保两级渐变刚度板簧装配夹紧后的首片主簧初始切线弧高满足设计要求，提高产品的设计水平、可靠性和使用寿命及车辆行驶安全性；同时，降低产品的设计及试验费用，加快产品开发速度。
