[发明专利]悬架稳定杆橡胶衬套长度的设计方法

摘要

本发明涉及悬架稳定杆橡胶衬套长度的设计方法，属于车辆悬架技术领域。先前国内、外对橡胶衬套长度一直未能给出可靠的解析设计方法。本发明其特征在于：根据车辆的轮距，稳定杆系统的侧倾角刚度设计要求值，稳定杆端部变形系数Gw，橡胶衬套的径向刚度表达式Kx，建立了悬架稳定杆橡胶衬套长度的优化设计数学模型，利用Matlab程序便可得到橡胶衬套长度的优化设计值。利用该方法可得到准确、可靠的橡胶衬套长度优化设计值，即在不增加设计及生产成本的前提下，仅通过对橡胶衬套长度的优化设计，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，提高车辆悬架设计水平，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长度的设计方法，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，过渡圆弧半径R，过渡圆弧的圆心角θ，材料弹性模量E和泊松比μ，及两橡胶衬套之间的安装距离l0，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：以橡胶衬套长度L作为待设计参变量，根据稳定杆的直径d，橡胶衬套的内圆半径ra，外圆半径rb，弹性模量Ex，泊松比μx，建立橡胶衬套径向线刚度Kx的计算表达式，即Kx(L)=1u(L)+y(L);]]>其中，Kx(L)是关于橡胶衬套长度L的表达式；u(L)=(1+μx)L2πEx[lnrbra-rb2-ra2ra2+rb2],]]>y(L)=a1(L)I(0,αb)+a2(L)K(0,αb)+a3(L)+(1+μx)L5πEx[lnrb+rb2rb2+ra2],]]>αb＝αrb,αa＝αra，α=215/L;]]>a1(L)=(1+μx)[K(1,αa)ra(ra2+3rb2)-K(1,αb)rb(3ra2+rb2)]L5πExαbra[rb2+ra2][I(1,αa)K(1,αb)-K(1,αa)I(1,αb)],]]>a2(L)=(μx+1)[I(1,αa)ra(ra2+3rb2)-I(1,αb)rb(3ra2+rb2)]L5πExraαb[rb2+ra2][I(1,αa)K(1,αb)-K(1,αa)I(1,αb)],]]>a3(L)=-(1+μx)[b1(L)+b2(L)+b3(L)]L5πExraαb(rb2+ra2)[I(1,αa)K(1,αb)-K(1,αa)I(1,αb)],]]>b1(L)=ra(ra2+3rb2)[I(1,αa)K(0,αa)+K(1,αa)I(0,αa)],]]>b2(L)=-rb(rb2+3ra2)[I(1,αb)K(0,αa)+K(1,αb)I(0,αa)],]]>b3(L)=αrbra[ra2+(rb2+ra2)lnra][I(1,αa)K(1,αb)-K(1,αa)I(1,αb)];]]>Bessel修正函数：I(0,αb)，K(0,αb)；I(1,αb)，K(1,αb)；                I(1,αa)，K(1,αa)；I(0,αa)，K(0,αa)；(3)橡胶衬套长度L设计数学模型的建立及设计计算：根据车辆前桥或后桥的轮距B，稳定杆的直径d，总长度lc，两橡胶衬套之间的安装距离l0，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)中所建立的橡胶衬套径向线刚度的表达式Kx(L)，建立橡胶衬套长度L的优化设计数学模型，即：利用Matlab计算程序，求解上述数学模型，便可得到在稳定杆的结构、橡胶衬套的内圆半径ra、外圆半径rb及安装位置都不变的情况下，满足稳定杆系统侧倾角刚度设计要求的橡胶衬套长度L的优化设计值。