[发明专利]车辆悬架侧倾角刚度的校核方法

摘要

本发明涉及车辆悬架侧倾角刚度的校核方法，属于车辆悬架技术领域。先前一直未能给出侧倾角刚度的解析校核计算方法。本发明根据车辆和悬架参数，及所设计的稳定杆及橡胶衬套的结构和材料特性参数，利用稳定杆端部的变形系数GW及橡胶衬套径向刚度Kx的解析计算式，对前、后悬架侧倾角刚度及车辆总侧倾角刚度进行校核计算。利用该方法可得到准确可靠的车辆侧倾角刚度的校核计算值，不仅可提高车辆悬架及稳定杆系统的设计水平和质量，提高车辆的行驶平顺性和安全性；同时，利用该方法可降低设计及试验费用，加快产品开发速度，并为稳定杆CAD软件的开发提高了可靠的技术支撑。

主权项

车辆悬架侧倾角刚度的校核方法，其具体步骤如下：(1)车辆悬架所需要的总侧倾角刚度的计算：根据车辆车身质量ms，车身质心与侧倾轴间的距离hs，车轮半径r，侧向加速度ay，及车辆设计所要求的车身最大侧倾角对车辆悬架所需要的总侧倾角刚度进行计算，即：其中，g为重力加速度；(2)前、后悬架弹簧的侧倾角刚度和的计算：根据车辆的前轮距Bf和后轮距Br，前摆臂长度T1f，后摆臂长度T1r，前、后悬架弹簧安装位置到摆臂铰链点之间的距离T2f和T2r，及前、后悬架弹簧的线刚度ksr和ksr，对前、后悬架弹簧的侧倾角刚度分别进行计算，即：(3)前、后悬架稳定杆端部垂向位移的变形系数Gwf和Gwr的计算：根据前、后悬架稳定杆的总长度lcf和lcr，中间两个橡胶衬套的安装距离l0f和l0r，前、后稳定杆的臂长l1f和l1r，前、后稳定杆的过渡圆弧半径Rf和Rr，过渡圆弧的圆心角θf和θr，及材料弹性模型E和泊松比μ，对前、后悬架稳定杆端部垂向位移的变形系数Gwf和Gwr进行计算，分别为：Gwf=Q1f-Q2f+Q3f+Q4f+Q5f-Q6fπE,]]>Gwr=Q1r-Q2r+Q3r+Q4r+Q5r-Q6rπE,]]>式中，Q1f=64l1f33,Q2f=64[(l1fcosθf+Rfsinθf)3+18(l0f-lcf)3]3,]]>Q3f=64Rf[12l1f2(θf+sin2θf2)+12Rf2(θf-sin2θf2)+l1fRfsin2θf],Q4f=8l0f(l0f-lcf)23,]]>Q5f=64Rf(μ+1)[Rf2(3θf2+sin2θf4-2sinθf)+12l1f2(θf-sin2θf2)+4l1fRfsin4θf2],]]>Q6f＝32(μ+1)[Rf(cosθf‑1)‑l1fsinθf]2[2l1fcosθf‑lcf+2Rfsinθf]；Q1r=64l1r33,Q2r=64[(l1rcosθr+Rrsinθr)3+18(l0r-lrc)3]3,]]>Q3r=64Rr[12l1r2(θr+sin2θr2)+12Rr2(θr-sin2θr2)+l1rRrsin2θr],Q4r=8l0r(l0r-lcr)23,]]>Q5r=64Rr(μ+1)[Rr2(3θr2+sin2θr4-2sinθr)+12l1r2(θr-sin2θr2)+4l1rRrsin4θr2],]]>Q6r＝32(u+1)[Rr(cosθr‑1)‑l1rsinθr]2[2l1rcosθr‑lcr+2Rrsinθr]；(4)前、后稳定杆橡胶衬套径向线刚度Kxf和Kxr的解析计算：根据前、后橡胶衬套的内圆半径raf和rar，外圆半径rbf和rbr轴向长度Lf和Lr，及橡胶衬套的弹性模量Ex，泊松比μx，对前、后悬架橡胶衬套的径向线刚度分别进行计算，即：Kxf=1ur(rbf)+y(rbf),Kxr=1ur(rbr)+y(rbr);]]>其中，ur(rb)=1+μx2πExL(lnrbra-rb2-ra2ra2+rb2),]]>y(rb)=a1I(0,αrb)+a2K(0,αrb)+a3+1+μx5πExL(lnrb+rb2ra2+rb2),]]>a1=(1+μx)[K(1,αra)ra(ra2+3rb2)-K(1,αrb)rb(3ra2+rb2)]5πExLαrarb[I(1,αra)K(1,αrb)-K(1,αr2)I(1,αrb)](ra2+rb2),]]>a2=(μx+1)[I(1,αra)ra(ra2+3rb2)-I(1,αrb)rb(3ra2+rb2)5πExLαrarb[I(1,αra)K(1,αrb)-K(1,αra)I(1,αrb)](ra2+rb2),]]>a3=-(1+μx)(b1-b2+b3)5πExLαrarb[I(1,αra)K(1,αrb)-K(1,αra)I(1,αrb)](ra2+rb2);]]>b1=[I(1,αra)K(0,αra)+K(1,αra)I(0,αra)]ra(ra2+3rb2),]]>b2=[I(1,αrb)K(0,αra)+K(1,αrb)I(0,αra)]rb(rb2+3rb2),]]>b3=αrarb[I(1,αra)K(1,αrb)-K(1,αra)I(1,αrb)][ra2+(ra2+rb2)lnra],]]>α=215/L,]]>Bessel修正函数I(0,αrb)，K(0,αrb)，I(1,αrb)，K(1,αrb)，I(1,αra)，K(1,αra)，I(0,αra)，K(0,αra)；I(0,αaf)，K(0,αaf)；其中，u(dr)=1+μx2πExLr(lndr+2hr+2Δlrdr+2Δlr-(dr+2Δlr+hr)hrNr)]]>y(dr)=a1rI(0,αbr)+a2rK(0,αbr)+a3r+1+μx5πExLr(ln(dr2+hr+Δlr)+(dr+2hr+2Δlr)24Nr),]]>a1r=(1+μx)[K(1,αar)Mr-K(1,αbr)Pr]5πExLrαrRabr[I(1,αar)K(1,αbr)-I(1,αbr)K(1,αar)]Nr,]]>a2r=(μx+1)[I(1,αar)Mr-I(1,αbr)Pr]5πExLrαrRabr[I(1,αar)K(1,αbr)-I(1,αbr)K(1,αar)Nr,]]>a3r=(1+μx)(b1r+b2r+b3r)5πExLrαrRabr[I(1,αar)K(1,αbr)-I(1,αbr)K(1,αar)]Nr,]]>Nr=2(dr2+Δlr)2+hr2+2(dr2+Δlr)hr;]]>Mr=(dr2+Δlr)[(dr2+Δlr)2+3(dr2+hr+Δlr)2],]]>Pr=(dr2+hr+Δlr)[3(dr2+Δlr)2+(dr2+hr+Δlr)2],]]>αar=αr(dr2+Δlr),αr=215/Lr,αbr=αr(dr2+hr+Δlr),]]>Rabr=(dr2+hr+Δlr)(dr2+Δlr);]]>b1r＝[I(1,αar)K(0,αar)+I(0,αar)K(1,αar)]Mr，b2r＝‑[I(1,αbr)K(0,αar)+I(0,αar)K(1,αbr)]Pr，b3r=αrRabr[I(1,αar)K(1,αbr)-I(1,αbr)K(1,αar)][(dr2+Δlr)2+Nrln(dr2+Δlr)];]]>Bessel修正函数：I(0,αbr)，K(0,αbr)，I(1,αbr)，K(1,αbr)；                I(1,αar)，K(1,αar)，I(0,αar)，K(0,αar)；(5)前、后稳定杆系统的侧倾角刚度和的校核计算：根据车辆前、后桥的轮距Bf和Br，前、后悬架稳定杆的直径df和dr，长度lcf和lcr，前、后稳定杆橡胶衬套安装距离长度l0f和l0r，步骤(3)中计算所得到的前、后稳定杆的端点处的变形系数Gwf和Gwr，步骤(4)中计算所得到的前、后橡胶衬套的径向刚度Kxf和Kxr，对前、后稳定杆系统的侧倾角刚度和分别进行校核计算，即：(6)车辆总侧倾角刚度的校核计算：根据步骤(2)中计算所得到的前、后悬架弹簧的侧倾角刚度和步骤(5)中所得到的前、后稳定杆系统的侧倾角刚度和对车辆总侧倾角刚度进行校核计算，即:如果车辆总侧倾角刚度的校核计算值大于或等于步骤(1)中计算所得到的车辆所要求的设计值即则车辆侧倾角刚度满足车辆设计要求；否则，如果则车辆侧倾角刚度不满足车辆设计要求，需要对前后悬架稳定杆系统进行调整设计。