[發明專利]內偏置非同軸式駕駛室穩定桿的扭管內偏置量的設計方法

有效

• 申請號: 201410609862.4
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104281760B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 周長城;于曰偉
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及車輛駕駛室懸置，特別是內偏置非同軸式駕駛室穩定桿的扭管內偏置量的設計方法。

背景技術

內偏置非同軸式駕駛室穩定桿系統是一個由剛體、彈性體及柔性體三者組成的耦合體。其中，扭管的內偏置量的大小，不僅影響扭管的彎曲變形、扭轉橡膠襯套的載荷及變形，而且對穩定桿性能具有重要影響。由于受橡膠襯套變形解析計算、扭管的扭轉變形和彎曲變形相互耦合，及扭轉橡膠襯套載荷增加量等關鍵問題的制約，因此，對于內偏置非同軸式駕駛室穩定桿系統的扭管內偏置量的設計，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定桿系統的設計，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定桿系統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值，然而，由于ANSYS仿真分析只能對給定參數的穩定桿進行驗證，不能提供精確的解析設計式，不能實現解析設計，更不能滿足駕駛室穩定桿系統CAD軟件開發的要求。隨著車輛行業快速發展及車輛行駛速度的不斷提高，對駕駛室懸置及穩定桿系統設計提出了更高的要求，車輛制造廠家迫切需要駕駛室穩定桿系統CAD軟件。因此，必須建立一種精確、可靠的內偏置非同軸式駕駛室穩定桿系統的扭管內偏置量的設計方法，滿足駕駛室懸置及穩定桿系統設計的要求，提高產品設計水平和質量，提高車輛行駛平順性和安全性；同時，降低設計及試驗費用，加快產品開發速度。

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簡便、可靠的內偏置非同軸式駕駛室穩定桿的扭管內偏置量的設計方法，其設計流程圖如圖1所示；內偏置非同軸式駕駛室穩定桿系統的結構示意圖如圖2所示；穩定桿橡膠襯套的結構示意圖如圖3所示；穩定桿系統變形及擺臂位移的幾何關系圖如圖4所示。

為解決上述技術問題，本發明所提供的內偏置非同軸式駕駛室穩定桿的扭管內偏置量的設計方法，其特征在于采用以下設計步驟：

(1)駕駛室穩定桿系統的側傾線剛度K_ws設計要求值的計算：

根據駕駛室穩定桿系統的側傾角剛度設計要求值懸置距離L_c，對駕駛室穩定桿系統的側傾線剛度K_ws的設計要求值進行計算，即

(2)穩定桿橡膠襯套的徑向剛度k_x的計算：

根據橡膠套的內圓半徑r_a，外圓半徑r_b，長度L_x，彈性模量E_x和泊松比μ_x，對穩定桿橡膠襯套的徑向剛度k_x進行計算，即

其中，

Bessel修正函數I(0,αr_b)，K(0,αr_b)，I(1,αr_b)，K(1,αr_b)，

I(1,αr_a)，K(1,αr_a)，I(0,αr_a)，K(0,αr_a)；

(3)內偏置非同軸式駕駛室穩定桿扭管的內偏置量T的設計數學模型的建立及其設計：

①確定扭轉橡膠襯套的載荷系數表達式β_F(T)

根據扭管的長度L_W，泊松比μ，及擺臂長度l₁，以內偏置量T為待設計參數，確定扭轉橡膠襯套的載荷系數表達式β_F(T)，即

②確定內偏置非同軸式穩定桿橡膠襯套的等效組合線剛度表達式K_x(T)

根據擺臂長度l₁，步驟(2)中計算所得到的橡膠襯套的徑向剛度k_x，及①步驟中所確定的扭轉橡膠襯套的載荷系數表達式β_F(T)，以扭管的內偏置量T為待設計參變量，確定穩定桿橡膠襯套的等效組合線剛度表達式K_x(T)，即

③確定內偏置非同軸式穩定桿的等效線剛度表達式K_w(T)