CN104999877A - 一种等截面积的复合材料板簧结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种等截面积的复合材料板簧结构，包括复合材料板簧主体，该复合材料板簧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；在复合材料板簧主体中间部位，利用卡箍结构与复合材料板簧主体固定连接；在其两端通过螺栓螺母和胶粘的方式固定连接有吊耳。本发明利用了复合材料长纤维的优势，完全遵循了板簧等应力梁的轻量化设计思路，可大大板弹簧的使用寿命，轻量化效果显著，可以减轻70%以上的重量，采用复合材料板簧，由于其自身材料特性，具有极高的耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车板弹簧系列总成，具体是一种等截面积的复合材料板簧结构。
背景技术
汽车工业的快速发展导致了汽车保有量的急剧上升，同时也给社会带来了三大问题：能源匮乏、环境污染、安全问题。汽车节能、环保、安全既是国际汽车技术的发展方向，也是我国产业政策的要求。减少燃料消耗和降低对环境的污染已经成为当今汽车工业发展急需解决的问题，实现汽车轻量化，是节省能源的最有效的途径之一，也是国际先进汽车企业追求的重要目标。
采用复合材料板簧取代钢板弹簧，该复合材料板簧以连续长纤维和热固性树脂为原材料，采用缠绕工艺制备而成，在目前已经经过轻量化设计的基础上还可以减轻70%以上的重量减重效果非常明显。
此外，汽车板簧为了保证其使用过程耐久和可靠，耐腐蚀性能就变得很重要，钢板弹簧必需使用油漆进行表面保护性处理，而且是性能较好的锌基油漆，成本高、环境污染风险高。
发明内容
本发明为了减重和使用过程耐久和可靠、耐腐蚀，特提出一种等截面积的复合材料板簧结构。
为此本发明的技术方案为，一种等截面积的复合材料板簧结构，包括复合材料板簧主体，其特征在于：该复合材料板簧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。
对上述方案的改进在于：在复合材料板簧主体中间部位，利用卡箍结构与复合材料板簧主体固定连接；在其两端通过螺栓螺母和胶粘的方式固定连接有吊耳。
有益效果：
本发明根据所选用复合材料板簧的各项力学性能，满足汽车使用需求，将复合材料板弹簧的主体设计成沿着长度方向上宽度和厚度发生变化，但是截面面积相等。在载荷一定，截面积一定的情况下，要使板簧成为等应力梁，则板簧的截面厚度与板簧长度方向坐标是线性关系；宽度与厚度为反比例关系。因此，板簧主体部分宽度和厚度沿板簧长度方向发生变化，中间部位厚而窄，端部部位薄而宽。
中间采用卡箍固定连接方便了连接方式，两端螺栓和胶粘的方式固定连接有吊耳使其结构简单，使用可靠。
本发明利用了复合材料长纤维的优势，完全遵循了板簧等应力梁的轻量化设计思路，可大大板弹簧的使用寿命，轻量化效果显著。
在目前已经经过轻量化设计的变截面板簧产品的基础上还可以减轻70%以上的重量减重效果非常明显。
采用复合材料板簧，由于其自身材料特性，具有极高的耐腐蚀性。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
图2是本发明的俯视结构示意图。
1是复合材料板簧主体、 2是卡箍、3是吊耳、4是螺栓螺母。
具体实施方式
本发明如图1、2所示。
一种等截面积的复合材料板簧结构，包括复合材料板簧主体1，该复合材料板簧主体1部分是从中间向两端沿着长度方向宽度由窄逐渐变宽；厚度由厚逐渐变薄，使其横截面积始终相等。
在复合材料板簧主体1中间部位，利用卡箍2结构与复合材料板簧主体1固定连接；在其两端通过螺栓螺母4和胶粘的方式固定连接有吊耳3。
复合材料板簧总成用复合材料板簧主体1、中间卡箍结构2、吊耳3、螺栓螺母4将其组成一个总成。
复合材料板簧主体1沿长度方向的截面面积处处相等；而且根据材料力学等应力梁设计，使板簧的材料利用率最大化，达到轻量化的目的。
设计过程如下：
根据材料力学悬臂梁应力计算公式有 。
其中，以F作用点为x轴原点，
b为板簧宽度，
h为板簧厚度，
s为板簧沿长度方向截面面积，s=b*h。
可以得到，
所以，。
由上述等式可以看出，在载荷F一定，截面积s一定的情况下，要使板簧成为等应力梁（σ相等），则板簧的截面厚度h与板簧长度方向坐标x是线性关系；宽度b与厚度h为反比例关系（b=s/h）。因此，板簧主体部分宽度和厚度沿板簧长度方向发生变化，中间部位厚而窄，端部部位薄而宽。
Claims (2)
1.一种等截面积的复合材料板簧结构，包括复合材料板簧主体，其特征在于：该复合材料板簧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。
2.根据权利要求1所述的一种等截面积的复合材料板簧结构，其特征在于：在复合材料板簧主体中间部位，利用卡箍结构与复合材料板簧主体固定连接；在其两端通过螺栓螺母和胶粘的方式固定连接有吊耳。
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