[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

摘要

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。

主权项

1.内偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套长度的设计方法，其具体设计步骤如下：(1)驾驶室稳定杆系统侧倾线刚度Kws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KT的计算：根据扭管的长度Lw，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KT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Kx(Lx)建立：①建立橡胶衬套径向刚度表达式kx(Lx)根据橡胶套的内圆半径ra，外圆半径rb，弹性模量Ex和泊松比μx，以橡胶套长度Lx为待设计参变量，建立稳定杆橡胶衬套的径向刚度表达式kx(Lx)，即其中，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)；②扭转橡胶衬套的载荷系数βF的计算：根据扭管的长度LW，泊松比μ，内偏置量T，及摆臂长度l1，对扭转橡胶衬套的载荷系数βF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Kx(Lx)的建立：根据摆臂长度l1，扭管的内偏置量T，①步骤中所建立的橡胶衬套的径向刚度表达式kx(Lx)，及②步骤中计算得到的扭转橡胶衬套的载荷系数βF，建立稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度表达式Kx(Lx)，即(4)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套长度Lx设计数学模型的建立及其求解设计：根据步骤(1)中计算得到的驾驶室稳定杆系统的侧倾线刚度的设计要求值Kws，步骤(2)中计算得到的稳定杆的等效线刚度KT，及步骤(3)中所建立的稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度表达式Kx(Lx)，建立内偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套长度Lx的设计数学模型，即KTKX(Lx)‑KwsKX(Lx)‑KwsKT＝0；利用Matlab程序，求解该步骤(4)中关于Lx的方程，便可得到内偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶套长度Lx的设计量；(5)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证：I利用ANSYS有限元仿真软件，根据橡胶套长度Lx设计值及该驾驶室稳定杆系统的其他结构参数和材料特性参数，建立ANSYS仿真模型，划分网格，并在摆臂悬置位置施加载荷F，对稳定杆系统的变形进行ANSYS仿真，得到稳定杆系统在摆臂最外端的变形位移量fA；II根据橡胶套长度Lx设计值及其他结构参数和材料特性参数，利用步骤(3)的①步骤中的径向刚度计算式，计算求得所设计橡胶衬套的径向刚度kx；III根据ANSYS仿真所得到的摆臂最外端的变形位移量f_A，摆臂长度l₁，摆臂的悬置位置到最外端的距离Δl₁，稳定杆悬置距离L_c，在摆臂的悬置位置处所施加的载荷F，及II步骤中计算得到的橡胶衬套径向刚度k_x，利用稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系，对所设计的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证值进行计算，即将该内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS的仿真验证值与设计要求值进行比较，从而对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及参数设计值进行验证。