一种具有中空结构的复合材料板簧转让专利
申请号 : CN202010848314.2
文献号 : CN112161012B
文献日 : 2021-09-17
发明人 : 王海庆 , 石朝阳 , 何云江 , 王亚荣 , 江文进
申请人 : 东风汽车底盘系统有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种具有中空结构的复合材料板簧,其特征在于:所述板簧由多层复合材料的预浸料通过剪裁、铺层后压制成型,板簧为等厚度、等宽度的板状结构,板簧内部设有两个对称分布的空腔。
2.根据权利要求1所述的复合材料板簧,其特征在于:所述板簧的预浸料由板簧最上层向下依次为完整预浸料层、空腔长度渐变预浸料层、空腔定长预浸料层、空腔长度渐变预浸料层及完整预浸料层,所述完整预浸料层包括多层预浸料,为未经过中空剪裁的预浸料;所述空腔长度渐变预浸料层和空腔定长预浸料层均包括多层预浸料,该多层预浸料上均开设有两个对称分布的方孔,且空腔长度渐变预浸料层的方孔长度由完整预浸料层向空腔定长预浸料层方向逐渐增大,空腔定长预浸料层的方孔长度相等,且大于等于空腔长度渐变预浸料层的最大方孔长度;所述空腔长度渐变预浸料层和空腔定长预浸料层方孔的宽度相等。
3.根据权利要求2所述的复合材料板簧,其特征在于:以板簧下表面中心点为原点,沿板簧长度方向为X轴,垂直于板簧承载面的方向为Z轴建立坐标系,以板簧空腔上靠近Z轴的一侧为空腔首端,远离Z轴的一侧为空腔末端,则板簧x处的最大应力为:
其中,x为板簧上垂直于X轴且平行于Z轴的截面到Z轴的垂直距离,P为板簧满载载荷,σ1为复合材料板簧中复合材料沿纤维长度方向的许用应力强度,为了保证板簧的可靠性,x处的最大应力σ11不能超过许用应力强度σ1,即σ11≤σ1,L1为板簧作用长度,L2为车体上用于固定板簧的U形螺栓盖板的长度,L3为车体上的副簧支架投影到板簧上的长度值,B为板簧的宽度值,b为空腔宽度值,h3为板簧厚度值,h4为板簧空腔首端的厚度值,h5为板簧空腔末端的厚度值;x4为板簧空腔首端到Z轴的垂直距离,x5为板簧空腔末端到Z轴的垂直距离,x4
所述板簧预浸料层的总层数 其中,d为预浸料的平均厚度值;
需要进行方孔裁剪的预浸料层数为空腔定长预浸料层的层数为 空腔定长预浸料层的空腔长度为Ln1=x5‑x4;
板簧总长度为L,则
L=L1+L3/2+L3/2=L1+L3;
x4=L2/2;
x5=L1/2‑L3;
h5∈[h3/3,h3/2];
b=∈[B/3,B/2];
空腔长度渐变预浸料层的方孔长度Ln2为以Ln1=x5‑x4为初始值,以 为公差的等差递减数列;
根据梁弯曲的挠度计算公式,能够得到板簧总的变形量为w(x)=f,f为板簧在满载载荷P作用下的变形量,则:
4.根据权利要求3所述的复合材料板簧,其特征在于:同一块预浸料层上的两个空腔沿板簧长度方向排列,Z轴同侧的空腔的末端纵向对齐。
说明书 :
一种具有中空结构的复合材料板簧
技术领域
背景技术
簧的生产工艺有模压、缠绕、高压RTM等方法,模压法在成本、成型质量、制造效率等方面具
有显著的优势,因此在复合材料板簧制造领域使用最广泛。
角度来看中间窄两头宽,即采取的变厚度,等截面积设计;CN IO4029579A公开了一种板端
软固定单片复合材料板簧悬架结构,其中复合材料单片簧为中部为等截面,中部到前端和
中部到后端的区段截面呈从大到小抛物线变化的设计;CN 204077274U公开了一种等截面
积的复合材料板簧结构主体部分是从中间向两端沿着长度方向的宽度由窄逐渐变宽;厚度
由厚逐渐变薄,使其横截面积始终相等;公开号CN110682556A公开的一种变宽度不等厚复
合材料板簧模压工艺方法。
的通用性不强,进行系列化多品种板簧生产时,势必会增加模具开发的种类和费用,增加产
品开发的周期。
发明内容
层预浸料,为未经过中空剪裁的预浸料;所述空腔长度渐变预浸料层和空腔定长预浸料层
均包括多层预浸料,该多层预浸料上均开设有两个对称分布的方孔,且空腔长度渐变预浸
料层的方孔长度由完整预浸料层向空腔定长预浸料层方向逐渐增大,空腔定长预浸料层的
方孔长度相等,且大于等于空腔长度渐变预浸料层的最大方孔长度;所述空腔长度渐变预
浸料层和空腔定长预浸料层方孔的宽度相等。
板簧x处的最大应力为:
性,x处的最大应力σ11不能超过许用应力强度σ1,即σ11≤σ1,L1为板簧作用长度,L2为车体
上用于固定板簧的U形螺栓盖板的长度,L3为车体上的负簧支架投影到板簧上的长度值,B
为板簧的宽度值,b为空腔宽度值,h3为板簧厚度值,h4为板簧空腔首端的厚度值,h5为板簧
空腔末端的厚度值;x4为板簧空腔首端到Z轴的垂直距离,x5为板簧空腔末端到Z轴的垂直
距离,x4
附图说明
具体实施方式
状结构,板簧内部设有两个对称分布的空腔1。
包括多层预浸料,为未经过中空剪裁的预浸料;所述空腔长度渐变预浸料层和空腔定长预
浸料层均包括多层预浸料,该多层预浸料上均开设有两个对称分布的方孔,且空腔长度渐
变预浸料层的方孔长度由完整预浸料层向空腔定长预浸料层方向逐渐增大,空腔定长预浸
料层的方孔长度相等,且大于等于空腔长度渐变预浸料层的最大方孔长度;所述空腔长度
渐变预浸料层和空腔定长预浸料层方孔的宽度相等。
则板簧x处的最大应力为:
性,x处的最大应力σ11不能超过许用应力强度σ1,即σ11≤σ1,L1为板簧作用长度,L2为车体上
用于固定板簧的U形螺栓盖板5的长度,L3为车体上的负簧支架投影到板簧上的区域6的长
度值,B为板簧的宽度值,b为空腔宽度值,h3为板簧厚度值,h4为板簧空腔首端7的厚度值,h5
为板簧空腔末端8的厚度值;x4为板簧空腔首端7到Z轴的垂直距离,x5为板簧空腔末端8到Z
轴的垂直距离,x4
实际所需求的变形量相符合。若该变形量不满足实际需求,则根据公式⑨,在范围内调整h5
的值,再计算变形量,直至找到符合要求的值即可。
变截面,外部尺寸等宽度、等厚度、等长度的的结构,使得板簧具备上述变截面板簧的刚度
强度可设计的功能,即在允许减薄的部位内置空结构,同时满足板簧等应力设计和刚度需
求;该复合材料板簧外表截面等宽度、等厚度是为了满足模具的通用性,即同一个宽度系列
的板簧,通过调整模具上下模的限位块,可以满足不同厚度板簧的制造。
等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。