[發明專利]內偏置非同軸式駕駛室穩定桿系統扭管內徑的設計方法

有效

• 申請號: 201410610661.6
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104346497B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 周長城;提艷;宋群;潘禮軍;程正午;郭劍
• 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系統扭管內徑的設計方法。

背景技術

內偏置非同軸式駕駛室穩定桿系統，扭管內徑不僅影響扭管的扭轉變形，而且還對扭管的彎曲變形、扭轉橡膠襯套的載荷和變形，及整個穩定桿系統的性能具有重要影響。內偏置非同軸式駕駛室穩定桿系統是由擺臂、扭管和橡膠襯套所組成的，但卻是一個由剛體、彈性體及柔性體三者組成的耦合體，其分析計算非常復雜。在穩定桿實際設計中，經常會在給定扭管外徑情況下，對扭管的內徑及壁厚進行設計。然而，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的相互耦合，及扭轉橡膠襯套載荷增加量等關鍵問題的制約，對于內偏置非同軸式駕駛室穩定桿系統的扭管內徑的設計，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特性進行仿真驗證，無法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。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扭管內徑的設計方法，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系統扭管內徑的設計方法，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；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系統扭管內徑的設計方法，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，對該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)駕駛室穩定桿橡膠襯套徑向剛度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，對駕駛室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)扭轉橡膠襯套的載荷系數β_F的計算：

根據扭管的長度L_W，泊松比μ，內偏置量T，及擺臂長度l₁，對扭轉橡膠襯套的載荷系數β_F進行計算，即

(4)內偏置非同軸式穩定桿橡膠襯套的等效組合線剛度K_x的計算：

根據擺臂長度l₁，扭管的內偏置量T，步驟(2)中計算所得到的橡膠襯套的徑向剛度k_x，及步驟(3)中計算得到的扭轉橡膠襯套的載荷系數β_F，對穩定桿橡膠襯套的等效組合線剛度K_x進行計算，即

(5)內偏置非同軸式駕駛室穩定桿系統扭管內徑d的設計：

根據扭管的長度L_w，外徑D，彈性模型E和泊松比μ，內偏置量T，擺臂長度l₁，步驟(1)中計算所得到的駕駛室穩定桿系統的側傾線剛度的設計要求值K_ws，及步驟(4)中計算得到的穩定桿橡膠襯套的等效組合線剛度K_x，建立扭管內徑d設計數學模型，并對其進行設計，即