[发明专利]内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统扭管内径的设计方法

权利要求书

1.内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统扭管内径的设计方法，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)驾驶室稳定杆橡胶衬套径向刚度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，对驾驶室稳定杆橡胶衬套的径向刚度k_x进行计算，即

kx=1u(rb)+y(rb);]]>

其中，

y(rb)=a1I(0,αrb)+a2K(0,αrb)+a3+1+μx5πExLx(ln rb+rb2ra2+rb2),]]>

a1=(1+μx)[K(1,αra)ra(ra2+3rb2)-K(1,αrb)rb(3ra2+rb2)]5πExLxrarb[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)ln ra],]]>

α=215/Lx,]]>

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)扭转橡胶衬套的载荷系数β_F的计算：

根据扭管的长度L_W，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β_F进行计算，即

βF=24(1+μ)(l1-T)TLW2;]]>

(4)内偏置非同轴式稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度K_x的计算：

根据摆臂长度l₁，扭管的内偏置量T，步骤(2)中计算所得到的橡胶衬套的径向刚度k_x，及步骤(3)中计算得到的扭转橡胶衬套的载荷系数β_F，对稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度K_x进行计算，即

KX=kXTβFl1+(1+βF)T;]]>

(5)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统扭管内径d的设计：

根据扭管的长度L_w，外径D，弹性模型E和泊松比μ，内偏置量T，摆臂长度l₁，步骤(1)中计算所得到的驾驶室稳定杆系统的侧倾线刚度的设计要求值K_ws，及步骤(4)中计算得到的稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度K_x，建立扭管内径d设计数学模型，并对其进行设计，即

d=D4(Kws-KX)πE+KwsKX32(1+μ)(l1-T)2LW(Kws-KX)πE4;]]>

(6)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：

利用ANSYS有限元仿真软件，根据扭管内径d设计值及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，并在摆臂的悬置位置处施加载荷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f_A；

根据ANSYS仿真所得到的摆臂最外端的最大变形位移量f_A，摆臂长度l₁，摆臂的悬置位置到最外端的距离Δl₁，稳定杆的悬置距离L_c，在摆臂的悬置位置处所施加的载荷F，及步骤(2)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，对内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度的ANSYS仿真验证值进行计算，即

fC=l1fAl1+Δl1;]]>

fws=fC+Fkx;]]>

Kws=Ffws;]]>

将该非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾刚度的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系统扭管内径的设计方法及参数设计值进行验证。