[發明專利]汽車穩定桿橡膠襯套的徑向變形疊加解析計算方法

有效

• 申請號: 201210245668.3
• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN102758871A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 周長城;趙雷雷;孔艷玲
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: F16F1/38
• 分類號: F16F1/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及汽車穩定桿橡膠襯套，特別是汽車穩定桿橡膠襯套的變形精確計算技術。

背景技術

橡膠襯套以其隔振性能好，具有所期望的彈性特性及衰減特性等優點，已經成為汽車懸架中不可缺少的重要元件。橡膠襯套變形及其安裝位置對車輛的操縱穩定性和平順性具有重要影響。隨著汽車工業的發展和行駛速度的不斷提高,對車輛懸架及穩定桿的設計提出了更高的要求。然而，目前國內、外對橡膠襯套徑向變形還沒有精確的解析計算式。盡管我國已有學者對此進行了大量研究，但大都參考《汽車工程手冊》給出的估算公式，不能滿足現代汽車日趨精益化的設計要求。盡管國外學者，例如，Horton、GE?Tupholme等人，已經對橡膠襯套變形進行了研究，但是建立的模型不夠準確，沒有考慮橡膠襯套徑向變形所引起徑向變形為零處的偏移角，導致所求的徑向變形計算數值不夠準確。因此，為了滿足現代汽車對懸架及穩定桿設計的要求，必須對橡膠襯套變形建立精確模型和解析計算方法。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種汽車穩定桿橡膠襯套的徑向變形疊加解析計算方法。

為了解決上述技術問題，本發明所提供的汽車穩定桿橡膠襯套的徑向變形疊加解析計算方法，其技術方案如下：

(1)?圓環形橡膠襯套的軸向長度為L，其內、外圓的半徑分別為????????????????????????????????????????????????和，并分別剛性圓柱形金屬內、外套管聯結。內套管在固定位置夾緊,?外套筒上施加徑向力集中力F,則使外套筒產生徑向位移為，如圖1所示。橡膠襯套的徑向變形可以利用變形疊加原理進行計算，在徑向集中力作用下，橡膠襯套的y軸方向的變形，可以分解為兩種施加載荷情況下y軸方向變形的疊加，如圖2所示;

(2)?第一施加載荷情況，如圖2(a)所示，除了在外套筒上施加徑向力F外，在橡膠襯套兩自由端施加非均布應力載荷，以使兩自由端保持為平面，此時，橡膠襯套徑向的變形量為。在該施加載荷情況下，所構建的非均布載荷應力函數，其中，僅為的函數；為該載荷情況下的偏移角，即橡膠襯套徑向變形為零處偏離x軸方向的角度，如圖3所示，，，?。式中，E為橡膠襯套材料的彈性模量，為橡膠襯套材料的泊松比，L為橡膠襯套的長度，為橡膠襯套徑向變形為零處的偏移x軸的角度。在范圍內，橡膠襯套為拉伸變形；在范圍內，橡膠襯套為壓縮變形；

(3)?第二施加載荷情況，如圖2(b)所示，為了抵消第一種施加載荷引起的徑向變形，在橡膠襯套兩自由度端施加非均布應力載荷,故所構建非均布載荷應力函數。此時橡膠襯套徑向的變形量為

，，其中，為Bessel修正函數，，A₁，A₂和A₃?為有邊界條件所決定的常數。由橡膠襯套變形所引起的偏移角滿足；

(4)?根據疊加原理，在徑向集中力F作用下，橡膠襯套徑向的總變形可表示為兩種載荷情況下徑向變形之和，即

因此，總變形所引起的偏移角滿足，即。

本發明比現有技術具有的優點為：

所建立的橡膠襯套徑向變形解析設計數學模型和方法，模型更加準確，變形解析計算結果更加準確可靠，可求出橡膠襯套在任意集中力下的徑向變形，對車輛懸架橫向穩定桿及安裝橡膠襯套的設計具有重要的應用參考價值。

附圖說明

為了更好地理解本發明下面結合附圖作進一步說明。

圖1是橡膠襯套力學模型示意圖。

圖2是橡膠襯套變形疊加示意圖。

圖3是橡膠襯套變形示意圖。

圖4是橡膠襯套徑向變形隨徑向力F的變化曲線。

圖5是橡膠襯套總變形偏移角隨徑向力F的變化曲線。

具體實施方式

下面通過一實施例對本發明作進一步詳細說明。

本發明實施例所提供的汽車穩定桿橡膠襯套的徑向變形疊加解析計算方法，具體步驟如下：

（1)?圓環形橡膠襯套的軸向長度為L=15mm，其內、外圓的半徑分別為=10mm和=20mm，橡膠材料的彈性模量E=7.8MPa，泊松比=0.5，并分別與剛性圓柱形金屬內、外套管聯結；