[发明专利]内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管内偏置量的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆驾驶室悬置，特别是内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管内偏置量的设计方法。

背景技术

内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统是一个由刚体、弹性体及柔性体三者组成的耦合体。其中，扭管的内偏置量的大小，不仅影响扭管的弯曲变形、扭转橡胶衬套的载荷及变形，而且对稳定杆性能具有重要影响。由于受橡胶衬套变形解析计算、扭管的扭转变形和弯曲变形相互耦合，及扭转橡胶衬套载荷增加量等关键问题的制约，因此，对于内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管内偏置量的设计，一直未能给出可靠的解析设计方法。目前，国内外对于驾驶室稳定杆系统的设计，大都是利用ANSYS仿真软件，通过实体建模对给定结构的驾驶室稳定杆系统的特性进行仿真验证，尽管该方法可得到比较可靠的仿真数值，然而，由于ANSYS仿真分析只能对给定参数的稳定杆进行验证，不能提供精确的解析设计式，不能实现解析设计，更不能满足驾驶室稳定杆系统CAD软件开发的要求。随着车辆行业快速发展及车辆行驶速度的不断提高，对驾驶室悬置及稳定杆系统设计提出了更高的要求，车辆制造厂家迫切需要驾驶室稳定杆系统CAD软件。因此，必须建立一种精确、可靠的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管内偏置量的设计方法，满足驾驶室悬置及稳定杆系统设计的要求，提高产品设计水平和质量，提高车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、可靠的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管内偏置量的设计方法，其设计流程图如图1所示；内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的结构示意图如图2所示；稳定杆橡胶衬套的结构示意图如图3所示；稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系图如图4所示。

为解决上述技术问题，本发明所提供的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管内偏置量的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：

(1)驾驶室稳定杆系统的侧倾线刚度K_ws设计要求值的计算：

根据驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度设计要求值悬置距离L_c，对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)稳定杆橡胶衬套的径向刚度k_x的计算：

根据橡胶套的内圆半径r_a，外圆半径r_b，长度L_x，弹性模量E_x和泊松比μ_x，对稳定杆橡胶衬套的径向刚度k_x进行计算，即

其中，

Bessel修正函数I(0,αr_b)，K(0,αr_b)，I(1,αr_b)，K(1,αr_b)，

I(1,αr_a)，K(1,αr_a)，I(0,αr_a)，K(0,αr_a)；

(3)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆扭管的内偏置量T的设计数学模型的建立及其设计：

①确定扭转橡胶衬套的载荷系数表达式β_F(T)

根据扭管的长度L_W，泊松比μ，及摆臂长度l₁，以内偏置量T为待设计参数，确定扭转橡胶衬套的载荷系数表达式β_F(T)，即

②确定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K_x(T)

根据摆臂长度l₁，步骤(2)中计算所得到的橡胶衬套的径向刚度k_x，及①步骤中所确定的扭转橡胶衬套的载荷系数表达式β_F(T)，以扭管的内偏置量T为待设计参变量，确定稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度表达式K_x(T)，即

③确定内偏置非同轴式稳定杆的等效线刚度表达式K_w(T)