[發(fā)明專利]外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管長度的設(shè)計(jì)方法

有效

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• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104331576B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周長城;周超
• 申請（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輛駕駛室懸置，特別是外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管長度的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭管長度不僅影響扭管的扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形、扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷及變形，而且對駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的剛度特性具有重要影響。在穩(wěn)定桿系統(tǒng)實(shí)際設(shè)計(jì)中，經(jīng)常在保持其他結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的條件下，僅通過對扭管長度的設(shè)計(jì)，達(dá)到駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的設(shè)計(jì)要求。然而，由于受橡膠襯套剛度的計(jì)算、外偏置扭管的彎曲與扭轉(zhuǎn)及載荷相互耦合等關(guān)鍵問題的制約，對于外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭管長度的設(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仿真分析只能對給定參數(shù)的穩(wěn)定桿進(jìn)行驗(yàn)證，無法提供精確的解析設(shè)計(jì)式，不能滿足解析設(shè)計(jì)及駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)CAD軟件開發(fā)的要求。隨著車輛行業(yè)的快速發(fā)展及車輛行駛速度的不斷提高，對駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。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)定桿的扭管長度的設(shè)計(jì)方法，滿足駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，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

針對上述現(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、可靠的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管長度的設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)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(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)系如圖4所示。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管長度的設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用以下設(shè)計(jì)步驟：

(1)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾線剛度K_ws的設(shè)計(jì)要求值的計(jì)算：

根據(jù)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度設(shè)計(jì)要求值穩(wěn)定桿的懸置距離L_c，對駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾線剛度K_ws的設(shè)計(jì)要求值進(jìn)行計(jì)算，即

(2)建立外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度的表達(dá)式K_x(L_w)：

①計(jì)算橡膠襯套的徑向剛度k_x

根據(jù)橡膠套的內(nèi)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(wěn)定桿橡膠襯套的徑向剛度k_x進(jìn)行計(jì)算，即

其中，

Bessel修正函數(shù)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)；

②確定外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套載荷系數(shù)的表達(dá)式η_F(L_w)：

根據(jù)扭管的外偏置量T，泊松比μ，及擺臂長度l₁，以扭管長度L_W為待設(shè)計(jì)參變量，確定穩(wěn)定桿扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)表達(dá)式η_F(L_w)，即

③建立外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度表達(dá)式K_x(L_w)：

根據(jù)①步驟中計(jì)算所得到的橡膠襯套的徑向剛度k_x，及②步驟中計(jì)算得到的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)表達(dá)式η_F(L_w)，建立外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度表達(dá)式K_x(L_w)，即

(3)建立外偏置非同軸式駕駛室扭管的等效線剛度表達(dá)式K_T(L_w)：