一種拋物線鋼板彈簧設計方法技術

本發明專利技術公開了一種拋物線鋼板彈簧的設計方法，所述的拋物線鋼板彈簧其端部與根部為等厚度截面，其端部與根部中間位置截面厚度按照拋物線規律變化；根據拋物線板簧等應力的要求，將拋物線處按照等應力的原則確定各個位置板簧厚度，并且可以將厚度按照不同的步長輸出，然后按照等應力條件下計算得板簧形狀，計算出板簧的剛度，最后根據偏頻要求檢驗板簧剛度是否符合設計要求。本發明專利技術為少片拋物線板簧的設計提供了一種方便、準確的計算方法，易于操作、計算過程快、計算精度高、輸出結果方便指導生產以及產品檢驗。

Design method of parabolic leaf spring

The invention discloses a design method of parabolic leaf spring, the leaf spring parabolic tip and root thickness for the end of the section, and the middle position of root thickness according to the parabolic law; according to the parabolic plate spring stress requirements, the parabolic line in accordance with the principle of determining all stress etc. the position of leaf spring thickness, and can be in accordance with the thickness of different step output, and then according to the stress conditions to calculate the leaf shape, leaf spring stiffness is calculated, finally according to the requirements of offset test leaf spring stiffness meets the design requirements. The invention provides a convenient and accurate calculation method for the design of a slice parabola spring plate, which is easy to operate, fast in calculation process, high in calculation accuracy, convenient in output and guide the production and product inspection.

【技術實現步驟摘要】
一種拋物線鋼板彈簧設計方法
本專利技術涉及一種拋物線鋼板彈簧的設計方法，屬于汽車板簧懸架

技術介紹
在現有拋物線鋼板彈簧的設計方法中，公知的技術是卡車板簧采用材料力學方法推導的簡化公式，需要利用修正系數修正計算結果，誤差較大，不適合拋物線板簧的設計計算，而且計算過程繁瑣，不適宜應用；有的采用有限元法設計計算，其建立模型很難與設計產品一致，造成計算誤差。所以現有的設計計算方法誤差較大，且不易確定誤差的范圍。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷，提供一種快速、準確設計拋物線板簧的方法。為解決這一技術問題，本專利技術提供了一種拋物線鋼板彈簧的設計方法，所述的拋物線鋼板彈簧其端部與根部為等厚度截面，其端部與根部中間位置截面厚度按照拋物線規律變化；根據拋物線板簧等應力的要求，將拋物線處按照等應力的原則確定各個位置板簧厚度，并且可以將厚度按照不同的步長輸出，然后按照等應力條件下計算得板簧形狀，計算出板簧的剛度，最后根據偏頻要求檢驗板簧剛度是否符合設計要求，具體包括如下步驟：1)首先確定基本參數，包括承受載荷P1、板簧寬度b、有效長度L、平直段長度C、端部厚度F、拋物線截止位置L1。少片簧各片承受載荷與各片剛度的大小成正比，各片的載荷容易求出，少片簧總成為各單片彈簧的線性疊加，本專利技術計算得出的板簧前后對稱，所以本專利技術中涉及載荷為半片板簧載荷P1、與長度尺寸均為半片板簧尺寸。對于由幾片板簧片組成的板簧總成可以根據本專利技術的設計程序反復計算得到。2)根據材料以及使用條件確定板簧應力σ大小，確定板簧厚度hx變化規律。hx變化規律為：其中：x為板簧上點距中心螺栓的距離。3)根據由經驗及整車布置確定的板簧根部厚度，由計算得出的拋物線最厚處的厚度一致，端部厚度根據第一步中確定，所以可根據x不同的取值范圍可以確定板簧實際結構，板簧厚度hx隨x的取值不同得到一系列變化規律，板簧厚度hx隨x的變化規律為：根據設計的精度要求以及實際生產中板簧軋制精度，對x取一定間距一系列的離散化點，可以得到對應的一些列板簧厚度值hx離散化點。將板簧厚度值hx離散化點從計算程序中輸出就得到了實際需要軋制的板簧的形狀。4)利用上一步計算得到的板簧厚度hx，根據力學中用積分法求取懸臂梁變形方法,計算板簧變形量，其中系數根據粱的連續性假設求出。其中：板簧的剛度可以根據下式計算：5)根據整車對于懸架偏頻的要求，確定在選定等應力條件下，剛度是否符合要求。偏頻的計算公式按照下式計算：有益效果：本專利技術將板簧的實際結構利用分段函數的形式表達出來，可以方便利用不同的精度要求得到拋物線板簧的離散化數據，在只知道初始設計參數的情況下快速得到拋物線板簧的具體形狀；利用積分法對實際結構的分段函數表達式求板簧的剛度，消除了對拋物線的簡化而帶來的計算誤差，提高了設計計算精度。本專利技術為少片拋物線板簧的設計提供了一種方便、準確的計算方法，易于操作、計算過程快、計算精度高、輸出結果方便指導生產以及產品檢驗。附圖說明圖1為本專利技術的流程框圖；圖2為本專利技術實施例一的兩片拋物線板簧結構示意圖；圖3為本專利技術實施例二的三片簧總成結構示意圖。圖中：1卷耳、2包耳、3第一過渡區域、4第二過渡區域。具體實施方式下面結合附圖及實施例對本專利技術做具體描述。圖1為本專利技術的流程框圖。本專利技術包括如下步驟：(1)對需設計車型懸架的板簧進行初始參數確定：包括承受載荷、板簧寬度、長度、夾緊距、根部厚度、端部厚度、拋物線截止位置等參數；(2)按照板簧使用材料與工況的要求，確定板簧的應力，根據計算公式計算在等應力條件下板簧的厚度變化規律；(3)根據等應力板簧的厚度變化規律以及初始條件確定等應力板簧的形狀，將板簧的形狀按照固定間距點的形式輸出；(4)根據計算得出的拋物線板簧形狀，計算得出板簧剛度；(5)根據懸架對偏頻的要求，校核拋物線板簧是否合適，如果不合適返回第二步，重新確定應力大小，以滿足剛度要求；若滿足要求則設計結束；實施例一1.設計一個兩片拋物線板簧，承載38677N，半片板簧載荷9669N，板簧寬度90mm，半片有效長度900mm，半片平直段長度90mm，端部厚度15mm，半片拋物線截止位置710mm。2.板簧材料為51CrMoV4，使用在越野工況，確定板簧應力為500MPa。板簧厚度hx變化規律為：3.板簧實際結構的厚度表達式為：表達式確定以后可以按設置的50mm間距得到一系列離散化的x，然后得到一些列的板簧厚度hx離散值，最后將這些值輸出，得到可以進行板簧軋制的板簧厚度hx值：X距離090150200250300350400450500550600650710775900厚度373733.732.531.329.928.627.125.624.122.420.718.816.315154.根據板簧厚度hx實際結構的表達式，根據力學的計算方法可以得到板簧剛度為149.5N/mm。5.根據板簧剛度可以確定懸架偏頻為偏頻偏大，不符合懸架的設計要求，重復步驟2，重新確定板簧應力615Mpa,重復步驟3，輸出的板簧厚度hx值：X距離090150200250300350400450500550600650710775900hx333330.329.228.126.925.624.42321.620.218.616.914.71515重復步驟4，簧剛度為110N/mm。重復步驟5，懸架偏頻為1.70。偏頻符合懸架設計要求，設計結束。將1/4片板簧對稱可以得到剛度相同的兩片板簧片，最后將卷耳1、包耳2、第一過渡區域3、第二過渡區域4以及過渡區域的折彎高度h1畫出，第一過渡區域3、第二過渡區域4為通過直線連接，第一過渡區域3有圓角R90，就得到圖2設計的兩片拋物線板簧結構。實施例二1.設計一個三片拋物線板簧，承載28174N。第一、二片各承載9669N,板簧寬度90mm，半片有效長度900mm，半片平直段長度90mm，端部厚度15mm，半片拋物線截止位置710mm；第三片承載8836N，板簧寬度90mm，半片有效長度900mm，半片平直段長度90mm，端部厚度22mm，半片拋物線截止位置710mm；2.板簧材料為51CrMoV4，確定板簧應力為615MPa。3.板簧實際結構的厚度表達式為：表達式確定以后可以按設置的50mm間距得到一系列離散化的x，然后得到一些列的板簧厚度hx1離散值，得到第一、二片厚度hx1和第三片厚度hx2：X距離090150200250300350400450500550600650710775900hx1333330.329.228.126.925.624.42321.620.218.616.914.71515X距離090150200250300350400450500550600650710775900hx2323228.827.726.625.524.323.221.920.619.217.716.11418184.根據板簧厚度hx實際結構的表達式，根據力學的計算方法可以得到板簧剛度第一、二片110N/mm；第二片100.2N/mm?？倓偠葹?20.2N/mm5.根據板簧剛度可以確定懸架偏頻為符合懸架的設計要求，設計結束。分別將兩半片板簧對稱，將卷耳1、包耳2、第一過本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種拋物線鋼板彈簧的設計方法，其特征在于：所述的拋物線鋼板彈簧其端部與根部為都厚度截面，其端部與根部中間位置截面厚度按照拋物線規律變化；根據拋物線板簧等應力的要求，將拋物線處按照等應力的原則確定各個位置板簧厚度，并且可以將厚度按照不同的步長輸出，然后按照等應力條件下計算得板簧形狀，計算出板簧的剛度，最后根據偏頻要求檢驗板簧剛度是否符合設計要求，具體包括如下步驟：1)首先確定基本參數，包括承受載荷P、板簧寬度b、有效長度L、平直段長度C、端部厚度F、拋物線截止位置L

【技術特征摘要】
1.一種拋物線鋼板彈簧的設計方法，其特征在于：所述的拋物線鋼板彈簧其端部與根部為都厚度截面，其端部與根部中間位置截面厚度按照拋物線規律變化；根據拋物線板簧等應力的要求，將拋物線處按照等應力的原則確定各個位置板簧厚度，并且可以將厚度按照不同的步長輸出，然后按照等應力條件下計算得板簧形狀，計算出板簧的剛度，最后根據偏頻要求檢驗板簧剛度是否符合設計要求，具體包括如下步驟：1)首先確定基本參數，包括承受載荷P、板簧寬度b、有效長度L、平直段長度C、端部厚度F、拋物線截止位置L1；2)根據材料以及使用條件確定板簧應力σ大小，確定板簧厚度hx變化規律；hx變化規律為：其中：x為板簧上點距中心螺栓的距離；3)根據由經驗及整車布置確定的板簧根部厚度，由計算得出的拋物線最厚處的厚度一致，端部厚度根據第一步中確定，所以可根據x不同的取值范圍可以確定板簧實際結構，板簧厚度hx隨x的取值不同得到一系列變化規律，板簧厚度hx隨x的變化規律為：根據設計的精度要求以及實際生產中板簧軋制精度，對x取一定間距一系列的離散化點，可以得到對應的一些列板簧厚度值hx離散化點。將板簧厚度值hx離散化點從計算程序中輸出就得到了實際需要軋制的板簧的形狀；4...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李海林，楊永祥，張世杰，孫長春，曹建宏，
申請(專利權)人：中國重汽集團濟南動力有限公司，
類型：發明
國別省市：山東,37