[发明专利]外偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套外圆半径的设计方法

说明书

本发明涉及外偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套外圆半径的设计方法，属于驾驶室悬置技术领域。本发明可根据外偏置非同轴式驾驶室稳定杆的结构和材料特性参数，利用稳定杆系统的侧倾角刚度与扭管的等效线刚度及橡胶衬套的等效组合线刚度之间的关系，建立橡胶套外圆半径的设计数学模型，并利用Matlab对其进行求解设计。通过设计实例及仿真验证可知，该方法可得到准确可靠的橡胶套外圆半径的设计值。利用该方法，可在不增加产品成本的前提下，仅通过橡胶衬套外圆半径的调整设计，提高稳定杆系统的设计水平、质量和性能，提高车辆行驶平顺性和安全性；同时，还可降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

技术领域

本发明涉及车辆驾驶室悬置，特别是外偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套外圆半径的设计方法。

背景技术

橡胶衬套由内圆套筒、橡胶套和外圆套筒组成，而橡胶套外圆半径对驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度具有重要影响。在实际驾驶室稳定杆设计中，可在保持稳定杆其他结构参数不变的情况下，仅通过对橡胶套外圆半径及其厚度的调整设计，调整驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度，使其达到并满足车辆侧倾角刚度的设计要求值。然而，由于外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统是一个由刚体、弹性体及柔性体三者组成的耦合体，并且扭管存有弯曲和扭转的耦合，其分析计算非常复杂，因此，对于外偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套外圆半径的设计，国内、外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、可靠的外偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套外圆半径的设计方法，满足驾驶室悬置及稳定杆系统侧倾角刚度的实际调整设计要求，在不增加产品成本的前提下，提高产品设计水平、质量和性能，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、可靠的外偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套外圆半径的设计方法，其设计流程图如图1所示；外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，本发明所提供的外偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套外圆半径的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：

(1)驾驶室稳定杆系统的侧倾线刚度Kws设计要求值的计算：

根据驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度设计要求值稳定杆的悬置距离Lc，对该驾驶室稳定杆系统的侧倾线刚度Kws的设计要求值进行计算，即

(2)外偏置非同轴式驾驶室扭管的等效线刚度KT的计算：

根据扭管长度Lw，内径d，外径D，外偏置量T，弹性模量E和泊松比μ，及摆臂长度l1，对稳定杆的扭管在驾驶室悬置安装位置处的等效线刚度KT进行计算，即