[发明专利]同轴式驾驶室稳定杆橡胶衬套内圆套筒壁厚的设计方法

摘要

本发明涉及同轴式驾驶室稳定杆橡胶衬套内圆套筒壁厚的设计方法，属于驾驶室悬置技术领域。本发明可根据侧倾角刚度的设计要求，稳定杆的结构和材料特性参数，及橡胶套的长度L_x和材料特性参数，对同轴式驾驶室稳定杆橡胶衬套的内圆套筒壁厚δ进行解析设计。通过实例计算及仿真验证可知，利用该方法可得到准确可靠的胶衬套内圆套筒壁厚δ设计值，为同轴式驾驶室稳定杆系统设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法可提高稳定杆系统的设计水平，在不增加成本的情况下，仅通过橡胶衬套内圆套筒壁厚δ的简单调整设计，达到稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求，从而提高车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性；同时，还可降低设计及试验费用。

主权项

1.同轴式驾驶室稳定杆橡胶衬套内圆套筒壁厚的设计方法，其具体设计步骤如下：(1)驾驶室稳定杆系统侧倾线刚度设计要求值KwsR的计算：根据稳定杆的悬置距离L_c，及驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求值对驾驶室稳定杆系统侧倾线刚度设计要求值K_wsR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(3)确定以内圆套筒壁厚δ为参变量的橡胶衬套径向刚度表达式Kx(δ)：根据橡胶衬套内圆套筒的内径dx，橡胶衬套厚度hx，橡胶套的长度Lx，弹性模量Ex及泊松比μx，以橡胶衬套内圆套筒壁厚δ为待设计参变量，则橡胶套内圆半径ra可表示为ra＝dx/2+δ，外圆半径rb可表示为rb＝dx/2+δ+hx，确定橡胶衬套径向刚度表达式Kx(δ)，即其中，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)橡胶衬套内圆套筒壁厚δ设计数学模型的建立及其设计：根据步骤(1)中所确定的KwsR，步骤(2)中计算得到的Kw，及步骤(3)中所确定的橡胶衬套的径向刚度表达式Kx(δ)，利用驾驶室稳定杆系统侧倾线刚度设计要求值KwsR，与稳定杆线刚度Kw及橡胶衬套径向刚度Kx(δ)之间的关系，建立同轴式驾驶室稳定杆系统的橡胶衬套内圆套筒壁厚δ设计数学模型，即(KwsR‑Kw)Kx(δ)+KwsRKw＝0；利用Matlab计算程序，求解该关于δ的数学模型，便可得到同轴式驾驶室稳定杆系统的橡胶衬套内圆套筒壁厚δ的设计值；(5)同轴式驾驶室稳定杆系统刚度的验算及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衬套内圆套筒壁厚δ，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衬套内圆套筒壁厚的设计方法进行验证。