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汽车板簧纵扭变形轨迹分析
时间:[2019/8/31]

  汽车在制动时,汽车板簧中部承受纯弯矩,两端承受大小相等且方向相反的垂直力。此外,为简化分析,不计及吊耳位置变化对基线斜角变化的影响。仍然采用整个圆弧的假设,这是汽车钢板弹簧主片中性层的纵向扭变由前、后两段反向圆弧组成,如下图所示:

  令钢板弹簧初始状态为平直,经纵扭变形后汽车板簧的中心点由d移到p,应板簧长度没有变化,则其半圆弧的圆心角为θ=L/(2R)

  式中,L为汽车板簧有效长度;R为圆弧的半径。

  其所对应的弧长的弦长为b=2Rsim(θ/2)

  而纵扭角的公式为μ=θ/2=4M(CL²)

  式中,M为纵扭力矩;C为板簧垂直刚度。

  在初始状态下,弧长等于弦长,因此,中点位移量;

  pd=L/2-b=L/2-2Rsinμ

  而板簧的瞬时中心e到原点d的垂距

  de=pd/tgμ=L/2ctgμ-2Rcosμ/L/2ctgμ-L/2μcosμ

  按泰勒级数展开,只取二阶以下各项后,得:

  de=M/(3CL)

  通过分析可以得知:

  1、汽车钢板弹簧在纵扭时,不存在固定不动点(瞬时中心),这个点随力矩增大而降低,也因此汽车板簧垂直刚度变小和片簧缩短而下降。

  2、制动时,前轴荷增加,前半段板簧弧高缩小,从而p点后移,e点上升,de值变小。

  3、如果汽车板簧初始时为负弧高(即反弓),p点先后移,使e点位于主片中性层之上方,但当纵扭角加大后,e就移到下方。

 
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