[发明专利]内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管外径的设计方法

说明书

本发明涉及内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管外径的设计方法，属于驾驶室悬置技术领域。本发明通过橡胶衬套的径向刚度、扭转橡胶衬套的载荷系数，利用稳定杆系统侧倾角刚度及线性刚度，与稳定杆结构和橡胶衬套径向刚度之间的关系，建立了扭管外径设计数学模型及解析设计方法。通过设计实例及仿真验证可知，该方法可得到准确可靠的扭管外径设计值，为驾驶室悬置及内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的设计提供了可靠的设计方法，并且为CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法，不仅可提高驾驶室悬置及稳定杆系统的设计水平，降低驾驶室侧倾和浮仰运动，提高车辆的行驶平顺性和安全性，还可降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

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系统的扭管外径的设计方法。

背景技术

内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统，尽管只由扭管、摆臂和橡胶衬套组成，但却是一个由刚体、弹性体及柔性体三者组成的耦合体。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，对于内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管外径的设计，一直未能给出可靠的解析设计方法，只能将橡胶衬套及扭管内偏置量对稳定杆系统刚度的影响，用一个折算系数，对扭管外径进行近似设计。目前，国内外对于驾驶室稳定杆直径设计，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外径的设计方法，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系统的扭管外径的设计方法，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系统的扭管外径的设计方法，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稳定杆的悬置距离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)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，