[发明专利]内偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套长度的设计方法

说明书

本发明涉及内偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套长度的设计方法，属于驾驶室悬置技术领域。本发明根据稳定杆系统的侧倾角刚度要求值，与稳定杆的等效线刚度和橡胶衬套的载荷系数、径向刚度、等效组合线刚度之间及橡胶套长度之间的关系，建立了内偏置非同轴式稳定杆橡胶套长度设计数学模型，并利用Matlab对其进行求解设计，可得到准确可靠的橡胶套长度设计值，为驾驶室稳定杆系统提供了可靠的设计方法。利用该方法，可在不增加产品成本的前提下，仅通过橡胶衬套长度的调整设计，提高稳定杆系统的设计水平、质量和性能，满足驾驶室悬置对稳定杆侧倾角刚度的设计要求，提高车辆的行驶平顺性和安全性；同时，还可降低设计及试验费用。

技术领域

本发明涉及车辆驾驶室悬置，特别是内偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套长度的设计方法。

背景技术

内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统是由摆臂、扭管和橡胶衬套所组成的，但却是一个由刚体、弹性体及柔性体三者组成的耦合体，其分析计算非常复杂。其中，橡胶衬套由内圆套筒、橡胶套和外圆套筒组成，而橡胶套的长度对驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度具有重要影响。在驾驶室实际设计中，经常采用在稳定杆结构确定情况下，通过对橡胶套长度的设计或调整，使驾驶室稳定杆系统达到侧倾角刚度的设计要求。然而，由于受橡胶衬套变形解析计算、扭管的扭转变形和弯曲变形的相互耦合，及扭转橡胶衬套载荷增加量等关键问题的制约，对于内偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套长度的调整设计，一直未能给出可靠的解析设计方法。目前，国内外对于驾驶室稳定杆系统的设计，大都是利用ANSYS仿真软件，通过实体建模对给定结构的驾驶室稳定杆系统的特性进行仿真验证，尽管该方法可得到比较可靠的仿真数值，然而，由于ANSYS仿真分析只能对给定参数的稳定杆特性进行仿真验证，无法提供精确的解析设计式，不能实现解析设计，更不能满足驾驶室稳定杆系统CAD软件开发的要求。因此，必须建立一种精确、可靠的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套长度的设计方法，满足驾驶室悬置及稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求，提高产品设计水平和质量，提高车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

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、可靠的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套长度的设计方法，其设计流程图如图1所示；内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的结构示意图，如图2所示；稳定杆橡胶衬套的结构示意图如图3所示；稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系图如图4所示。

为解决上述技术问题，本发明所提供的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套长度的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：

(1)驾驶室稳定杆系统侧倾线刚度K_ws设计要求值的计算：

根据驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求值悬置安装距离L_c，对该驾驶室稳定杆系统的侧倾线刚度K_ws的设计要求值进行计算，即

(2)内偏置非同轴式稳定杆的等效线刚度K_T的计算：

根据扭管的长度L_w，内偏置量T，内径d，外径D，弹性模量E和泊松比μ，及摆臂长度l₁，对稳定杆在驾驶室悬置安装位置处的等效线刚度K_T进行计算，即

(3)内偏置非同轴式稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度表达式K_x(L_x)建立：

①建立橡胶衬套径向刚度表达式k_x(L_x)