[发明专利]悬架稳定杆橡胶衬套的内圆套筒厚度的设计方法

摘要

本发明涉及悬架稳定杆橡胶衬套的内圆套筒厚度的设计方法，属于车辆悬架技术领域，先前国内、外一直未能给出可靠的解析设计方法。本发明其特征在于：以内圆套筒厚度为待设计参量，根据稳定杆系统的侧倾角刚度设计要求值，车辆的轮距，稳定杆和橡胶衬套的结构及材料特性参数，建立了橡胶衬套的内圆套筒厚度的优化设计数学模型，利用Matlab程序便可得到内圆套筒厚度进行优化设计值。利用该方法可得到准确、可靠的内圆套筒厚度的优化设计值，提高稳定杆的设计水平，即仅通过对内圆套筒厚度厚度的优化设计，便可使稳定杆系统达到侧倾角刚度的设计要求；同时，利用该方法可降低设计及试验费用，提高车辆行驶平顺性和操纵安全性。

主权项

悬架稳定杆橡胶衬套的内圆套筒厚度的设计方法，其具体步骤如下：(1)计算稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw：根据横向稳定杆的总长度lc，臂长l1，两个橡胶衬套之间的安装距离l0过渡圆弧半径R，过渡圆弧的圆心角θ，材料弹性模型E和泊松比μ，对稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw进行计算，即：Gw=G1+G2+G3+G4+G5+G6πE;]]>式中，G1=64l133,G2=-64[(l1cosθ+Rsinθ)3+18(l0-lc)3]3,]]>G3=64R[12l12(θ+sin2θ2)+12R2(θ-sin2θ2)+l1Rsin2θ],G4=8l0(l0-lc)23,]]>G5=64R(μ+1)[R2(3θ2+sin2θ4-2sinθ)+12l12(θ-sin2θ2)+4l1Rsin4θ2],]]>G6＝‑32(μ+1)[R(cosθ‑1)‑l1sinθ]2[2l1cosθ‑lcf+2Rfsinθf]；(2)建立橡胶衬套径向线刚度Kx的表达式：根据稳定杆直径d，橡胶衬套的轴向长度L，弹性模量Ex，泊松比μx，外圆半径rb，内圆半径ra＝d/2+δ，其中，δ即为橡胶衬套的内圆套筒厚度的设计参变量，以δ作为待设计参变量，建立橡胶衬套径向线刚度Kx的计算表达式，即Kx(δ)=1u(δ)+y(δ);]]>其中，Kx(δ)是关于内圆套筒厚度δ的表达式；u(δ)=(1+μx)2πExL[lnrbd/2+δ-rb2-(d/2+δ)2(d/2+δ)2+rb2],]]>y(δ)=a1(δ)I(0,αhb)+a2(δ)K(0,αhb)+a3(δ)+(1+μx)5πExL[lnrb+rb2rb2+(d/2+δ)2],]]>αhb＝αrb,αa＝α(d/2+δ)，a1(δ)=(1+μx)[K(1,αa)(d/2+δ)((d/2+δ)2+3rb2)-K(1,αhb)rb(3(d/2+δ)2+rb2)]5πExLαhb(d/2+δ)[rb2+(d/2+δ)2][I(1,αa)K(1,αhb)-K(1,αa)I(1,αhb)],]]>a2(δ)=(μx+1)[I(1,αa)(d/2+δ)((d/2+δ)2+3rb2)-I(1,αhb)rb(3(d/2+δ)2+rb2)]5πExL(d/2+δ)αhb(rb2+(d/2+δ)2)[I(1,αa)K(1,αhb)-K(1,αa)I(1,αhb)],]]>a3(δ)=-(1+μx)[b1(δ)+b2(δ)+b3(δ)]5πExL(d/2+δ)αhb(rb2+(d/2+δ)2)[I(1,αa)K(1,αhb)-K(1,αa)I(1,αhb)],]]>b1(δ)＝(d/2+δ)((d/2+δ)2+3rb2)[I(1,αa)K(0,αa)+K(1,αa)I(0,αa)]，b2(δ)＝‑rb(rb2+3(d/2+δ)2)[I(1,αhb)K(0,αa)+K(1,αhb)I(0,αa)]，b3(δ)=αrb(d/2+δ)[(d/2+δ)2+(rb2+(d/2+δ)2)ln(d/2+δ)][I(1,αa)K(1,αhb)-K(1,αa)I(1,αhb)];]]>Bessel修正函数：I(0,αhb)，K(0,αhb)；I(1,αhb)，K(1,αhb)；                I(1,αa)，K(1,αa)；I(0,αa)，K(0,αa)；(3)橡胶衬套的内圆套筒厚度设计数学模型的建立及设计计算：根据稳定杆所在悬架的轮距B，稳定杆的直径d，总长度lc，稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求值，步骤(1)中计算所得到的稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw，及步骤(2)中所所建立的橡胶衬套径向线刚度表达式Kx(δ)，建立橡胶衬套的内圆套筒厚度δ的设计数学模型，即：利用Matlab计算程序，求解上述数学模型，便可得到在稳定杆结构及橡胶衬套安装位置不变条件下，满足稳定杆系统侧倾角刚度设计要求的橡胶衬套的内圆厚度δ的设计值。