外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設計方法，屬于駕駛室懸置【技術領域】。本發(fā)明根據(jù)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結構及材料特性參數(shù)，利用側傾角剛度設計要求值與穩(wěn)定桿的擺臂長度，扭管的等效線剛度，扭轉橡膠襯套的載荷系數(shù)，徑向剛度及等效組合線剛度之間的關系，建立了外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設計數(shù)學模型，并利用Matlab程序對其進行求解設計。通過設計實例及仿真驗證可知，該方法可得到準確可靠的橡膠套長度設計值，為駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設計及CAD軟件的開發(fā)奠定了可靠的技術基礎。利用該方法，不僅可提高駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設計水平和質量，提高車輛行駛平順性和安全性；同時，還可降低設計及試驗費用。
【專利說明】外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設計方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛駕駛室息置，特別是外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的 設計方法。

【背景技術】
[0002] 在駕駛室實際設計中，經(jīng)常在保持穩(wěn)定桿其他結構參數(shù)不變的情況下，采用通過 調整橡膠套長度，使駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)達到側傾角剛度的設計要求。對于外偏置非同軸式 駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)，盡管只由擺臂、扭管和橡膠襯套所組成，但卻是一個由剛體、彈性體及 柔性體H者組成的禪合體，而且因扭管外偏置還存在扭轉和彎曲的禪合，同時，由于橡膠襯 套的剛度計算非常復雜，因此，對于外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的調整設計， 一直未能給出可靠的解析設計方法。目前，國內外對于駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設計，大都是利 用ANSYS仿真軟件，通過實體建模對給定結構的駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的特性進行仿真驗證， 盡管該方法可得到比較可靠的仿真數(shù)值，然而，由于ANSW仿真分析只能對給定參數(shù)的穩(wěn) 定桿特性進行仿真驗證，無法提供精確的解析設計式，不能滿足解析設計及CAD設計軟件 開發(fā)的要求。因此，必須建立一種精確、可靠的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的 設計方法，在不增加產(chǎn)品成本的前提下，僅通過對橡膠套長度的調整設計，使穩(wěn)定桿系統(tǒng)側 傾角剛度滿足駕駛室息置的設計要求，提高產(chǎn)品設計水平和質量，提高車輛行駛平順性和 安全性；同時，降低設計及試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。


【發(fā)明內容】

[0003] 針對上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種簡便、 可靠的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設計方法，其設計流程圖如圖1所示； 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結構示意圖如圖2所示；穩(wěn)定桿橡膠襯套的結構示意 圖如圖3所示；穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移的幾何關系圖如圖4所示。
[0004] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所提供的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度 的設計方法，其特征在于采用W下設計步驟：
[000引 （1)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側傾線剛度設計要求值的計算：
[0006] 根據(jù)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側傾角剛度設計要求值，穩(wěn)定桿的息置距離L。，對駕 駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側傾線剛度設計要求值進行計算，即
[0007]

【權利要求】
1.外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設計方法，其具體設計步驟如下： (1) 駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側傾線剛度Kws設計要求值的計算： 根據(jù)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側傾角剛度設計要求值夂。，穩(wěn)定桿的懸置距離L。，對駕駛室 穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側傾線剛度Kws設計要求值進行計算，即
(2) 外偏置非同軸式駕駛室扭管的等效線剛度表達式Kt的建立： 根據(jù)扭管長度Lw，內徑d，外徑D，外偏置量T，彈性模量E和泊松比y，及擺臂長度I1, 對穩(wěn)定桿的扭管在駕駛室懸置安裝位置處的等效線剛度Kt進行計算，即
(3) 外偏置非同軸式穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度表達SKx(Lx)的建立： ①建立橡膠襯套的徑向剛度表達式kx (Lx) 根據(jù)橡膠套的內圓半徑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 待設計參變量，建立橡膠襯套的徑向剛度表達式kx(Lx)，即
根據(jù)扭管長度Lw，泊松比i!，外偏置量T，及擺臂長度I1，對扭轉橡膠襯套的載荷系數(shù) ~進行計算，即
③外偏置非同軸式穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度表達式Kx(Lx)的建立 根據(jù)①步驟中所建立的橡膠襯套的徑向剛度表達式kx(Lx)，及②步驟中計算得到的扭 轉橡膠襯套的載荷系數(shù)nF，建立外偏置非同軸式穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度表達 SKx(Lx)，即
(4) 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的橡膠套長度Lx設計數(shù)學模型的建立及設計： 根據(jù)步驟（1)中計算得到的駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側傾線剛度的設計要求值Kws，步驟 (2)中計算得到的扭管的等效線剛度Kt，及步驟（3)中的③步驟所建立的橡膠襯套的等效 組合線剛度表達式Kx(Lx)，建立外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的橡膠套長度Lx的設計數(shù)學 模型，即 KtKx(Lx)-KwsKx(L x)-KwsKt = O ； 利用Matlab程序，求解上述關于Lx的方程，便可得到外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡 膠套長度Lx的設計值； (5) 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側傾角剛度的ANSYS仿真驗證： I利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)橡膠套長度Lx的設計值，及外偏置非同軸式駕駛室 穩(wěn)定桿系統(tǒng)的其他結構參數(shù)和材料特性參數(shù)，建立ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng)格，并在擺臂的 懸置安裝位置處施加載荷F，對穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進行ANSYS仿真，得到外偏置非同軸式穩(wěn) 定桿系統(tǒng)在擺臂最外端的變形位移量fA ; II根據(jù)所設計的橡膠套長度Lx，橡膠襯套的其他結構及材料特性參數(shù)，利用步驟（3) 中的①步驟所建立的橡膠襯套徑向剛度表達式kx (Lx)，求得所設計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最大變形位移量fA，擺臂長度I1，擺臂的懸 置安裝位置到最外端的距離Al1,穩(wěn)定桿的懸置距離L。，在臂的懸置安裝位置處施加的載 荷F，及II步驟中計算得到的橡膠襯套的徑向剛度kx，利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移的 幾何關系，對所設計的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側傾角剛度^^的ANSYS仿真驗證 值，進行計算，即

將該非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側傾角剛度的ANSYS仿真驗證值I。，與設計要求值 進行比較，從而對本發(fā)明所提供的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套長度的設計方 法及參數(shù)設計值進行驗證。
【文檔編號】G06F17/50GK104331578SQ201410665583
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權日:2014年11月19日
【發(fā)明者】周長城, 周超 申請人:山東理工大學