1.同轴式驾驶室稳定杆橡胶套外圆半径的设计方法,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:
根据稳定杆的悬置距离Lc,及驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求值Kqws,对驾驶室稳定杆系统的侧倾线刚度Kws的设计要求值进行计算,即
(2)计算同轴式稳定杆在悬置位置处的线刚度Kw:
根据扭管的长度Lw,内径d,外径D,弹性模量E和泊松比μ,及摆臂长度l1,对同轴式驾驶室稳定杆系统在驾驶室悬置安装位置处的线刚度Kw进行计算,即
K w = π E ( D 4 - d 4 ) 32 ( 1 + μ ) l 1 2 L w ; ]]>
(3)确定以外圆半径rb为参变量的稳定杆橡胶衬套的径向刚度表达式Kx(rb):
根据橡胶套的内圆半径ra,长度Lx,弹性模量Ex和泊松比μx,以外圆半径rb作为待设计参变量,确定以外圆半径rb为参变量的橡胶衬套的径向刚度表达式Kx(rb),即
K x ( r b ) = 1 u ( r b ) + y ( r b ) ; ]]>
其中,
y ( r b ) = a 1 I ( 0 , αr b ) + a 2 K ( 0 , αr b ) + a 3 + 1 + μ x 5 πE x L x ( ln r b + r b 2 r a 2 + r b 2 ) , ]]>
a 1 = ( 1 + μ x ) [ K ( 1 , αr a ) r a ( r a 2 + 3 r b 2 ) - K ( 1 , αr b ) r b ( 3 r a 2 + r b 2 ) ] 5 πE x L x αr a r b [ I ( 1 , αr a ) K ( 1 , αr b ) - K ( 1 , αr a ) I ( 1 , αr b ) ] ( r a 2 + r b 2 ) , ]]>
a 2 = ( μ x + 1 ) [ I ( 1 , αr a ) r a ( r a 2 + 3 r b 2 ) - I ( 1 , αr b ) r b ( 3 r a 2 + r b 2 ) ] 5 πE x L x αr a r b [ I ( 1 , αr a ) K ( 1 , αr b ) - K ( 1 , αr a ) I ( 1 , αr b ) ] ( r a 2 + r b 2 ) , ]]>
a 3 = - ( 1 + μ x ) ( b 1 - b 2 + b 3 ) 5 πE x L x αr a r b [ I ( 1 , αr a ) K ( 1 , αr b ) - K ( 1 , αr a ) I ( 1 , αr b ) ] ( r a 2 + r b 2 ) ; ]]>
b 1 = [ I ( 1 , αr a ) K ( 0 , αr a ) + K ( 1 , αr a ) I ( 0 , αr a ) ] r a ( r a 2 + 3 r b 2 ) , ]]>
b 2 = [ I ( 1 , αr b ) K ( 0 , αr a ) + K ( 1 , αr b ) I ( 0 , αr a ) ] r b ( r b 2 + 3 r a 2 ) , ]]>
b 3 = αr a r b [ I ( 1 , αr a ) K ( 1 , αr b ) - K ( 1 , αr a ) I ( 1 , αr b ) ] [ r a 2 + ( r a 2 + r b 2 ) ln r a ] , ]]>
α = 2 15 / L x , ]]>
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);
(4)橡胶套外圆半径rb设计数学模型的建立及设计:
根据步骤(1)中所确定的Kws,步骤(2)中计算得到的Kw,及步骤(3)中所建立的橡胶衬套的径向刚度表达式Kx(rb),利用稳定杆系统侧倾线刚度与稳定杆线刚度及橡胶衬套径向刚度之间的关系,建立同轴式驾驶室稳定杆系统的橡胶套外圆半径rb的设计数学模型,即
(Kws-Kw)Kx(rb)+KwsKw=0;
利用Matlab计算程序,求解该关于rb的设计数学模型,便可得到同轴式驾驶室稳定杆系统的橡胶套外圆半径rb的设计值;
(5)同轴式驾驶室稳定杆系统的刚度验算及ANSYS仿真验证:
根据同轴式稳定杆的结构参数和材料特性参数,橡胶衬套的结构参数和材料特性参数及设计所得到的驾驶室稳定杆系统的橡胶套外圆半径rb,通过施加一定载荷F及变形计算,对稳定杆系统的侧倾角刚度进行验算;同时,利用ANSYS仿真软件,建立与实施例相同参数的仿真模型,施加与计算验算中相同的载荷F,对所设计驾驶室稳定杆系统的变形、侧倾角和侧倾角刚度进行仿真验证,从而对所提供的同轴式驾驶室稳定杆橡胶套外圆半径的设计方法进行验证。