[发明专利]内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管应力强度校核方法

说明书

本发明涉及内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管应力强度校核方法，属于车辆驾驶室悬置技术领域。本发明根据内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统及扭管的结构参数和材料特性参数，利用扭管弯曲和扭转变形及载荷之间的关系，建立了扭管的弯曲载荷系数，并通过弯曲正应力和扭转剪应力，建立了内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管应力强度校核方法。通过实例计算及ANSYS仿真验证可知，该方法可得到准确可靠的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管应力强度计算值，为驾驶室稳定杆系统的设计提供了可靠的应力强度校核计算方法。利用该方法可提高驾驶室稳定杆系统的设计水平、质量和性能，提高车辆的行驶平顺性和安全性；同时，还可降低设计及试验费用。

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应力强度校核方法。

背景技术

由于受扭管扭转和弯曲变形及载荷之间的相互耦合等关键问题的制约，对于内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统，一直未能给出可靠的扭管应力强度校核方法。目前，国内外对于驾驶室稳定杆系统的应力强度校核，大都是利用ANSYS仿真软件，通过实体建模对扭管应力强度进行仿真分析，尽管该方法可得到比较可靠的仿真数值，然而，由于不能提供精确的解析计算式，因此，不能满足驾驶室稳定杆系统解析设计及CAD软件开发的要求。随着车辆行业的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。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的扭管应力强度校核方法，满足稳定杆系统设计的要求，提高产品设计水平、质量和性能，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，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应力强度校核方法，其计算流程图如图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；内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的摆臂及扭管变形与位移关系的示意图，如图3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应力强度校核方法，其特征在于采用以下计算步骤：

(1)计算内偏置扭管的弯曲载荷系数β_F：

根据扭管的长度L_W，泊松比μ，内偏置量T，摆臂长度l₁，利用内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的摆臂和扭管变形位移及载荷之间的关系，对内偏置扭管的弯曲载荷系数β_F进行计算，即

(2)计算内偏置扭管的最大弯曲正应力σ_max：

根据稳定杆在摆臂的悬置位置处承受的载荷F，扭管的长度L_W，内径d，外径D，及步骤(1)中计算得到的扭管的弯曲载荷系数β_F，对内偏置扭管的最大弯曲正应力σ_max进行计算，即

(3)计算内偏置扭管的最大扭转剪应力τ_max：

根据稳定杆在摆臂的悬置位置处承受的载荷F，扭管的内径d，外径D，内偏置量T，及摆臂长度l₁，对内偏置扭管的最大扭转剪应力τ_max进行计算，即

(4)计算内偏置扭管的最大复合应力σ_Cmax：

根据步骤(2)中计算得到的最大弯曲正应力σ_max，步骤(3)中计算得到的最大扭转剪应力τ_max，利用第四强度理论，对内偏置扭管的最大复合应力σ_Cmax进行计算，即