技术领域
[0001] 本
发明涉及车辆悬架少片变截面板簧，特别是等构式少片斜线型变截面板簧初始切线弧高的仿真验算法。
背景技术
[0002] 随着
汽车节能及轻量化的快速发展，少片变截面板簧因具有重量轻，材料利用率高，片间无摩擦或摩擦小，振动噪声低，使用寿命长等优点，日益受到车辆悬架专家、生产企业及车辆制造企业的高度关注。由于少片斜线型变截面板簧与抛物线型变截面板簧相比，其加工工艺和所需要设备简单，因此，等构式少片斜线型变截面板簧在车辆
悬架系统中得到了广泛应用。通常为了提高板簧可靠性和使用寿命的设计要求，通过各片板簧的各自不同自由切线弧高，在装配夹紧之后，使首片板簧或前几片板簧产生一定的预夹紧压应
力；同时，确保首片板簧的初始切线弧高满足设计要求。对于给定设计结构的各片斜线型变截面板簧，装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高是否满足设计要求，必须对其进行仿真。然而，据所查资料可知，由于受各片板簧初始切线弧高与各片板簧的结构、自由切线弧高、根部和端部
垫片厚度之间关系，及初始切线弧高影响量计算的制约，先前一直未曾给出等构式少片斜线型变截面板簧初始切线弧高的仿真验算法。因此，必须建立一种准确、可靠的等构式少片斜线型变截面板簧初始切线弧高的仿真验算法，为装配夹紧后的首片板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、车辆行驶平顺性和安全性及对少片斜线型变截面板簧的设计要求，确保配夹紧后的首片板簧的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。
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、可靠的等构式少片斜线型变截面板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。等构式少片斜线型变截面板簧为以中心穿装孔对称的结构，其一半对称夹紧结构示意图如图2所示，其中包括，板簧1，根部垫片2，端部垫片3。板簧1的片数为n，其中，2≤n≤5；各片板簧的宽度为b，
弹性模量为E，一半作用长度为LT是由根部平直段、斜线段和端部平直段三段所构成，根部平直段用于骑
马螺栓装配夹紧，各片板簧的厚度和长度相同，即等构式少片斜线型变截面板簧。各片板簧的根部平直段的一半长度为L0，根部平直段的厚度为
2
h2，端部平直段的厚度h1，斜线段的厚度比为β＝h1/h2，端部平直段的长度为l1＝(LT-L0)β。
各片板簧的根部之间设有根部垫片2，根部垫片厚度为δc。各片板簧的端部之间设有端部垫片3，端部垫片的厚度为δe，材料为
碳纤维复合材料，以降低板簧工作所产生的摩擦噪声。各片板簧的自由切线弧高为Hgi0，装配夹紧之后的各片板簧的初始切线弧高为Hgi0，i＝1,
2,…,n，其中，首片板簧的初始切线弧高为HgC1。根据板
簧片数，根部垫片和端部垫片厚度，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，对等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的初始切线弧高进行仿真验算，确保装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高满足设计要求。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所提供的等构式少片斜线型变截面板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)板簧片数、厚度及根部和端部垫片厚度的初始切线弧高影响量ΔHgC的确定：
[0006] 根据板簧片数n，根部垫片厚度δc，端部垫片厚度δe，各片板簧的根部平直段的厚度h2，端部平直段的厚度h1，对板簧片数、厚度及根部和端部垫片厚度的初始切线弧高影响量ΔHgC进行确定，即
[0007]
[0008] (2)等构式少片斜线型变截面板簧的首片板簧初始切线弧高HgC1的仿真验算：
[0009] 根据板簧片数n，各片板簧的自由切线弧高的设计值Hgi，i＝1,2,…,n，步骤(1)中所确定的ΔHgC，对等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高HgC1进行仿真验算，即
[0010]
[0011] (3)等构式少片斜线型变截面板簧的其他各片板簧初始切线弧高HgCi的仿真验算：
[0012] 根据板簧片数n，根部垫片厚度δc，端部垫片厚度δe，各片板簧的根部平直段的厚度h2，端部平直段的厚度h1，步骤(2)中仿真验算得到的HgC1，对等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧后除首片之外的其他各片板簧的初始切线弧高HgCi进行仿真验算，i＝2,…,n，即[0013] HgCi＝HgC1+(h2-h1)-(δe-δc)，i＝2,…,n。
[0014] 本发明比现有技术具有的优点
[0015] 对于等构式少片斜线型变截面板簧，先前一直未曾给出准确可靠的等构式少片斜线型变截面板簧初始切线弧高的仿真验算法，不能满足车辆快速发展及对悬架少片变截面板簧现代化CAD设计的要求。本发明可根据板簧片数，根部垫片和端部垫片厚度，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，对等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的初始切线弧高进行仿真验算。通过样机试验可知，本发明所提供的等构式少片斜线型变截面板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板簧初始切线弧高的仿真验算值，为等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的初始切线弧高的仿真验算提供了可靠的技术方法，并且为各片板簧预夹紧
应力的仿真计算奠定了可靠的技术
基础。利用该方法可确保板簧装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高满足设计要求，可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，还可降低产品的设计开发及试验费用，加快产品开发速度。
附图说明
[0016] 为了更好地理解本发明，下面结合附图做进一步的说明。
[0017] 图1是等构式少片斜线型变截面板簧初始切线弧高的仿真验算流程图；
[0018] 图2是等构式少片斜线型变截面板簧的一半夹紧结构示意图。具体实施方案
[0019] 下面通过
实施例对本发明作进一步详细说明。
[0020] 实施例一：某等构式少片斜线型变截面板簧的一半作用长度LT＝575mm，骑马螺栓夹紧的根部平直段的一半长度L0＝50mm，宽度b＝60mm。板簧片数n＝3，各片板簧的根部平直段的厚度h2＝12mm，端部平直段的厚度h1＝7mm，斜线段的厚度比β＝h1/h2＝0.5833。各片板簧的自由切线弧高的设计值Hg10＝96.3mm，Hg20＝102mm，Hg30＝105.7mm。根部垫片厚度δc＝3mm，端部垫片厚度δe＝6mm。根据板簧片数，根部垫片和端部垫片的厚度，各片板簧的结构参数及自由切线弧高的设计值，对该等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧之后的各片板簧的初始切线弧高进行仿真验算。
[0021] 本发明实例所提供的等构式少片斜线型变截面板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：
[0022] (1)板簧片数、厚度及根部和端部垫片厚度的初始切线弧高影响量ΔHgC的确定：
[0023] 根据板簧片数n＝3，根部垫片厚度δc＝3mm，端部垫片厚度δe＝6mm，各片板簧的根部平直段的厚度h2＝12mm，端部平直段的厚度h1＝7mm，对板簧片数、厚度及根部和端部垫片厚度的初始切线弧高影响量ΔHgC进行确定，即
[0024]
[0025] (2)等构式少片斜线型变截面板簧的首片板簧初始切线弧高HgC1的仿真验算：
[0026] 根据板簧片数n＝3，各片板簧的自由切线弧高的设计值Hg10＝96.3mm，Hg20＝102mm，Hg30＝105.7mm，步骤(1)中所确定的ΔHgC＝1.3mm，对该等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高HgC1进行仿真验算，即
[0027]
[0028] (3)等构式少片斜线型变截面板簧的其他各片板簧初始切线弧高HgCi的仿真验算：
[0029] 根据板簧片数n＝3，根部垫片厚度δc＝3mm，端部垫片厚度δe＝6mm，各片板簧的根部平直段的厚度h2＝12mm，端部平直段的厚度h1＝7mm，步骤(2)中仿真验算得到的HgC1＝100mm，对该等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧后除首片板簧之外的其他各片板簧的初始切线弧高HgCi进行仿真验算，i＝2,…,n，即
[0030] HgC2＝HgC1+(h2-h1)-(δe-δc)＝102mm，
[0031] HgC3＝HgC1+(h2-h1)-(δe-δc)＝102mm。
[0032] 通过样机试验可知，本发明所提供的等构式少片斜线型变截面板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板簧初始切线弧高的仿真验算值。
[0033] 实施例二：某等构式少片斜线型变截面板簧的宽度b＝60mm，骑马螺栓夹紧距的一半L0＝55mm，一半作用长度LT＝575mm。板簧片数n＝4，各片板簧的根部平直段的厚度h2＝14mm，端部平直段的厚度h1＝8mm，斜线段的厚度比β＝h1/h2＝0.5714。各片板簧的自由切线弧高的设计值Hg10＝91.1mm，Hg20＝96.7mm，Hg30＝99.3mm，Hg40＝101.9mm。根部垫片厚度δc＝
3mm，端部垫片厚度δe＝6mm。根据板簧片数，根部垫片和端部垫片的厚度，各片板簧的结构参数及自由切线弧高设计值，对该等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧之后的各片板簧的初始切线弧高进行仿真验算。
[0034] 采用与实施例一相同的仿真验算方法和步骤，对该等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的初始切线弧高进行仿真验算，具体仿真验算步骤如下：
[0035] (1)板簧片数、厚度及根部和端部垫片厚度的初始切线弧高影响量ΔHgC的确定：
[0036] 根据板簧片数n＝4，根部垫片厚度δc＝3mm，端部垫片厚度δe＝6mm，各片板簧的根部平直段的厚度h2＝14mm，端部平直段的厚度h1＝8mm，对板簧片数、厚度及根部和端部垫片厚度的初始切线弧高影响量ΔHgC进行确定，即
[0037]
[0038] (2)等构式少片斜线型变截面板簧的首片板簧初始切线弧高HgC1的仿真验算：
[0039] 根据板簧片数n＝4，各片板簧的自由切线弧高的设计值Hg10＝91.1mm，Hg20＝96.7mm，Hg30＝99.3mm，Hg40＝101.9mm，步骤(1)中所确定的ΔHgC＝2.3mm，对该等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高HgC1进行仿真验算，即[0040]
[0041] (3)等构式少片斜线型变截面板簧的其他各片板簧初始切线弧高HgCi的仿真验算：
[0042] 根据板簧片数n＝4，根部垫片厚度δc＝3mm，端部垫片厚度δe＝6mm，各片板簧的根部平直段的厚度h2＝14mm，端部平直段的厚度h1＝8mm，步骤(2)中仿真验算得到的HgC1＝95mm，对该等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧后除首片之外的其他各片板簧的初始切线弧高HgCi进行仿真验算，i＝2,…,n，即
[0043] HgC2＝HgC1+(h2-h1)-(δe-δc)＝98mm，
[0044] HgC3＝HgC1+(h2-h1)-(δe-δc)＝98mm，
[0045] HgC4＝HgC1+(h2-h1)-(δe-δc)＝98mm。
[0046] 通过样机试验可知，本发明所提供的等构式少片斜线型变截面板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板簧初始切线弧高的仿真验算值，为等构式少片斜线型变截面板簧装配夹紧后的各片板簧的初始切线弧高的仿真验算提供了可靠的技术方法。利用该方法可确保板簧装配夹紧后的首片板簧的初始切线弧高满足设计要求，可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，还可降低产品的设计开发及试验费用，加快产品开发速度。
