[发明专利]外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法

摘要

本发明涉及外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法，属于车辆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系统的结构和材料特性参数，利用侧倾角刚度与稳定杆的结构及悬置间距，橡胶衬套径向刚度及等效组合线刚度之间的关系，建立悬置间距的设计数学模型，并对其进行设计。通过实例设计及ANSYS仿真验证可知，该方法可得到准确可靠的外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距设计值，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，仅通过悬置间距的调整设计，提高稳定杆系统的设计水平和性能，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。

主权项

外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法，其具体设计步骤如下：(1)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KT=πE(D4-d4)32(1+μ)(l1+T)2LW;]]>(2)外偏置非同轴式驾驶室稳定杆的橡胶衬套的等效组合线刚度Kx的计算：①外偏置非同轴式稳定杆系统的扭转橡胶衬套的载荷系数ηF的计算根据扭管长度LW，泊松比μ，外偏置量T，及摆臂长度l1，对扭转橡胶衬的载荷系数ηF进行计算，即ηF=24(1+μ)l1TLW2;]]>②橡胶衬套的径向刚度kx的计算根据橡胶套的内圆半径ra，外圆半径rb，长度Lx，弹性模量Ex和泊松比μx，对橡胶衬套的径向刚度kx进行计算，即kx=1u(rb)+y(rb);]]>其中，y(rb)=a1I(0,αrb)+a2K(0,αrb)+a3+1+μx5πExLx(lnrb+rb2ra2+rb2),]]>a1=(1+μx)[K(1,αra)ra(ra2+3rb2)-K(1,αrb)rb(3ra2+rb2)]5πExLxαrarb[I(1,αra)K(1,αrb)-K(1,αra)I(1,αrb)](ra2+rb2),]]>a2=(μx+1)[I(1,αra)ra(ra2+3rb2)-I(1,αrb)rb(3ra2+rb2)]5πExLxαrarb[I(1,αra)K(1,αrb)-K(1,αra)I(1,αrb)](ra2+rb2),]]>a3=-(1+μx)(b1-b2+b3)5πExLxαrarb[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+3ra2),]]>b3=αrarb[I(1,αra)K(1,αrb)-K(1,αra)I(1,αrb)][ra2+(ra2+rb2)lnra],]]>α=215/Lx,]]>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)；③外偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度Kx的计算根据①步骤中计算得到的扭转橡胶衬套的载荷系数ηF，及②步骤中计算得到的橡胶衬套的径向刚度kx，对驾驶室稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度Kx进行计算，即Kx=kx1+ηF;]]>(3)外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距Lc的设计：根据驾驶室对稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求值步骤(1)中计算得到的扭管的等效线刚度KT，及步骤(2)中计算得到的橡胶衬套的等效组合线刚度Kx，对外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距Lc进行设计，即(4)外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：利用ANSYS有限元仿真软件，根据稳定杆系统的结构参数、材料特性参数及设计所得到的稳定杆系统的悬置间距Lc，建立外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的仿真模型，划分网格，在摆臂的悬置安装位置处施加载荷F，对稳定杆系统的变形进行ANSYS仿真，得到摆臂最外端的变形位移量fA；根据ANSYS仿真所得到的摆臂最外端的变形位移量fA，摆臂长度l1，摆臂的悬置安装位置到最外端的距离Δl1，稳定杆系统的悬置距离Lc，在摆臂的悬置安装位置处施加的载荷F，及步骤(2)中的②步骤中计算得到的橡胶衬套的径向刚度kx，利用稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系，对外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fC=l1fAl1+Δl1;]]>fws=fC+Fkx;]]>将该非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证值与设计要求值进行比较，从而对所提供的外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法及参数设计值进行验证。