[发明专利]悬架稳定杆橡胶衬套安装间距的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆悬架稳定杆，特别是悬架稳定杆橡胶衬套安装间距的设计方法。

背景技术

悬架系统的侧倾角刚度不仅受稳定杆的结构、直径大小的影响，同时还受橡胶衬套的长度、内圆半径、外圆半径、材料特性及安装位移等因素的影响，在其他参数不变的前提下，两橡胶衬套的安装间距对稳定杆的侧倾角刚度具有重要的影响。然而，由于受橡胶衬套径向变形和稳定杆端部垂向位移变形解析计算理论及相互耦合影响等关键问题的制约，对于稳定杆直径及橡胶衬套安装距离的设计，目前国内、外一直未能给出可靠的解析设计方法。目前国内、外学者大都是利用仿真分析软件，对横向稳定杆系统变形及刚度进行数值仿真分析，但是，利用仿真分析软件，只能对给定结构和载荷情况下的稳定杆系统变形及刚度进行仿真验证，无解析计算式，不能满足稳定杆系统解析设计及现代化CAD设计的要求。

随着车辆行业的快速发展及行驶速度的提高，对悬架稳定杆系统的设计提出了更高的设计要求。如何在其它结构和参数保持不变的情况下，仅通过对橡胶衬套安装间距的优化设计，便可使稳定杆系统达到侧倾角刚度的设计要求，是目前企业迫切需要解决的技术问题。因此，必须建立一种精确、可靠的悬架稳定杆橡胶衬套安装间距的设计方法，提高车辆悬架设计的水平，增强企业的核心竞争实力，在不增加生产成本的前提下，通过橡胶衬套安装间距的优化设计，便可确保稳定杆系统的侧倾角刚度达到设计要求，提高车辆行驶平顺性和安全性，减少车辆侧翻事故；同时，降低设计和试验费用及生产成本，提高企业经济效益。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、可靠的悬架稳定杆橡胶衬套安装间距的设计方法，其设计流程图如图1所示，稳定杆结构示意图如图2所示。

为解决上述技术问题，本发明所提供的悬架稳定杆橡胶衬套安装间距的设计方法，其特征在于采用以下步骤。

(1)橡胶衬套径向线刚度K_x的计算：

根据橡胶衬套的内圆半径r_a，外圆半径r_b，轴向长度L，弹性模量E_x，泊松比μ_x，对橡胶衬套的径向线刚度K_x进行计算，即：

其中，

Bessel修正函数：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)建立稳定杆端部垂向位移的变形系数G_w的表达式：

以两橡胶衬套之间的安装距离l₀作为待设计参量，根据横向稳定杆的总长度l_c，臂长l₁，过渡圆弧的圆心角θ，圆弧半径R，材料弹性模量E和泊松比μ，建立稳定杆端部垂向位移的变形系数G_w的表达式，即：

其中，G_w(l₀)是关于两橡胶衬套之间的安装距离l₀的表达式；

G₄＝-32(μ+1)[R(cosθ-1)-l₁sinθ]²[2l₁cosθ-l_c+2Rsinθ]；

(3)橡胶衬套安装间距l₀优化设计数学模型的建立及设计：

根据前桥或后桥的轮距B，稳定杆的直径d，总长度l_c，稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求值步骤(1)中计算所得到的橡胶衬套的径向线刚度K_x，步骤(2)中所建立的稳定杆端部变形系数G_w的表达式，以橡胶衬套安装间距l₀作为待设计量，建立橡胶衬套安装间距l₀的优化设计数学模型，即：