內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設(shè)計(jì)方法，屬于駕駛室懸置【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明根據(jù)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度要求值，與穩(wěn)定桿的等效線剛度和橡膠襯套的載荷系數(shù)、徑向剛度、等效組合線剛度之間及橡膠套長度之間的關(guān)系，建立了內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿橡膠套長度設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，并利用Matlab對(duì)其進(jìn)行求解設(shè)計(jì)，可得到準(zhǔn)確可靠的橡膠套長度設(shè)計(jì)值，為駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)提供了可靠的設(shè)計(jì)方法。利用該方法，可在不增加產(chǎn)品成本的前提下，僅通過橡膠襯套長度的調(diào)整設(shè)計(jì)，提高穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量和性能，滿足駕駛室懸置對(duì)穩(wěn)定桿側(cè)傾角剛度的設(shè)計(jì)要求，提高車輛的行駛平順性和安全性；同時(shí)，還可降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用。
【專利說明】內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛駕駛室懸置，特別是內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的 設(shè)計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)是由擺臂、扭管和橡膠襯套所組成的，但卻是 一個(gè)由剛體、彈性體及柔性體三者組成的耦合體，其分析計(jì)算非常復(fù)雜。其中，橡膠襯套由 內(nèi)圓套筒、橡膠套和外圓套筒組成，而橡膠套的長度對(duì)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度具 有重要影響。在駕駛室實(shí)際設(shè)計(jì)中，經(jīng)常采用在穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)確定情況下，通過對(duì)橡膠套長度 的設(shè)計(jì)或調(diào)整，使駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)達(dá)到側(cè)傾角剛度的設(shè)計(jì)要求。然而，由于受橡膠襯套變 形解析計(jì)算、扭管的扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形的相互耦合，及扭轉(zhuǎn)橡膠襯套載荷增加量等關(guān)鍵 問題的制約，對(duì)于內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的調(diào)整設(shè)計(jì)，一直未能給出可 靠的解析設(shè)計(jì)方法。目前，國內(nèi)外對(duì)于駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，大都是利用ANSYS仿真 軟件，通過實(shí)體建模對(duì)給定結(jié)構(gòu)的駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的特性進(jìn)行仿真驗(yàn)證，盡管該方法可 得到比較可靠的仿真數(shù)值，然而，由于ANSYS仿真分析只能對(duì)給定參數(shù)的穩(wěn)定桿特性進(jìn)行 仿真驗(yàn)證，無法提供精確的解析設(shè)計(jì)式，不能實(shí)現(xiàn)解析設(shè)計(jì)，更不能滿足駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng) CAD軟件開發(fā)的要求。因此，必須建立一種精確、可靠的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠 套長度的設(shè)計(jì)方法，滿足駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的設(shè)計(jì)要求，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì) 水平和質(zhì)量，提高車輛行駛平順性和安全性；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速 度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡便、 可靠的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示； 內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示；穩(wěn)定桿橡膠襯套的結(jié)構(gòu)示 意圖如圖3所示；穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移的幾何關(guān)系圖如圖4所示。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度 的設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用以下設(shè)計(jì)步驟：
[0005] (1)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾線剛度Kws設(shè)計(jì)要求值的計(jì)算：
[0006] 根據(jù)穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度設(shè)計(jì)要求值懸置安裝距離L。，對(duì)該駕駛室穩(wěn)定桿系 統(tǒng)的側(cè)傾線剛度Kws的設(shè)計(jì)要求值進(jìn)行計(jì)算，即
[0007]

【權(quán)利要求】
1.內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設(shè)計(jì)方法，其具體設(shè)計(jì)步驟如下： (1) 駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾線剛度Kws設(shè)計(jì)要求值的計(jì)算： 根據(jù)穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度設(shè)計(jì)要求值；，懸置安裝距離L。，對(duì)該駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的 側(cè)傾線剛度Kws的設(shè)計(jì)要求值進(jìn)行計(jì)算，即
(2) 內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿的等效線剛度&的計(jì)算： 根據(jù)扭管的長度Lw，內(nèi)偏置量T，內(nèi)徑d，外徑D，彈性模量E和泊松比y，及擺臂長度 1:，對(duì)穩(wěn)定桿在駕駛室懸置安裝位置處的等效線剛度KT進(jìn)行計(jì)算，即
(3) 內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度表達(dá)SKX(LX)建立： ① 建立橡膠襯套徑向剛度表達(dá)式kx(Lx) 根據(jù)橡膠套的內(nèi)圓半徑ra，外圓半徑rb，彈性模量Ex和泊松比y x，以橡膠套長度Lx為 待設(shè)計(jì)參變量，建立穩(wěn)定桿橡膠襯套的徑向剛度表達(dá)式kx(Lx)，即
Bessel 修正函數(shù) I (0，a rb)，K(0, a rb)，I (1，a rb)，K(l, a rb)， I (1, a ra), K(l, a ra), I (0, a ra), K(0, a ra)； ② 扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)0 F的計(jì)算： 根據(jù)扭管的長度Lw，泊松比i!，內(nèi)偏置量T，及擺臂長度li，對(duì)扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù) 1^進(jìn)行計(jì)算，即
③內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度表達(dá)式KX(LX)的建立： 根據(jù)擺臂長度li，扭管的內(nèi)偏置量T，①步驟中所建立的橡膠襯套的徑向剛度表達(dá)式 kx(Lx)，及②步驟中計(jì)算得到的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)0 F，建立穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效 組合線剛度表達(dá)式KX(LX)，即
(4) 內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度Lx設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的建立及其求解設(shè)計(jì)： 根據(jù)步驟（1)中計(jì)算得到的駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度的設(shè)計(jì)要求值Kws，步驟 (2)中計(jì)算得到的穩(wěn)定桿的等效線剛度KT，及步驟（3)中所建立的穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效 組合線剛度表達(dá)式KX(LX)，建立內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度Lx的設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模 型，即
利用Matlab程序，求解上述關(guān)于Lx的方程，便可得到內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡 膠套長度Lx的設(shè)計(jì)量； (5) 內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證： I利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)橡膠套長度Lx設(shè)計(jì)值及該駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的其 他結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，建立ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng)格，并在擺臂懸置位置施加載荷 F，對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行ANSYS仿真，得到穩(wěn)定桿系統(tǒng)在擺臂最外端的變形位移量fA ; II根據(jù)橡膠套長度1^設(shè)計(jì)值及其他結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，利用步驟（3)的①步 驟中的徑向剛度計(jì)算式，計(jì)算求得所設(shè)計(jì)橡膠襯套的徑向剛度kx ; III根據(jù)ANSYS仿真所得到的擺臂最外端的變形位移量fA，擺臂長度^，擺臂的懸置位 置到最外端的距離△ Ml定桿懸置距離L。，在擺臂的懸置位置處所施加的載荷F，及II步 驟中計(jì)算得到的橡膠襯套徑向剛度kx，利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移的幾何關(guān)系，對(duì)所 設(shè)計(jì)的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度&的ANSYS仿真驗(yàn)證值，進(jìn)行計(jì)算， 即

將該非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的ANSYS的仿真驗(yàn)證值與設(shè)計(jì)要求值 I,進(jìn)行比較，從而對(duì)本發(fā)明所提供的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設(shè)計(jì)方 法及參數(shù)設(shè)計(jì)值進(jìn)行驗(yàn)證。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104281759SQ201410609290
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】周長城, 于曰偉 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)