同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑的設(shè)計(jì)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑的設(shè)計(jì)方法，屬于駕駛室懸置【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明可根據(jù)側(cè)傾角剛度的設(shè)計(jì)要求值，穩(wěn)定桿的結(jié)構(gòu)、橡膠套的長(zhǎng)度Lx及材料特性參數(shù)，對(duì)同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑dx進(jìn)行解析設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)例計(jì)算及仿真驗(yàn)證可知，利用該方法可得到準(zhǔn)確可靠的同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑dx設(shè)計(jì)值，為駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)及CAD軟件開(kāi)發(fā)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法不僅可提高同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平，而且可在不增加成本的情況下，僅通過(guò)橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑dx的調(diào)整設(shè)計(jì)，達(dá)到穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的設(shè)計(jì)要求，提高車(chē)輛的行駛平順性和乘坐舒適性；同時(shí)，還可降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑的設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車(chē)輛駕駛室懸置，特別是同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑的設(shè) 計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 穩(wěn)定桿橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑的設(shè)計(jì)，對(duì)橡膠套的內(nèi)、外圓半徑及厚度有影響，因此， 對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度具有重要影響。在實(shí)際駕駛室懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了滿足側(cè)傾 角剛度的設(shè)計(jì)要求，需要在不改變其他結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下，僅通過(guò)對(duì)橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑及 橡膠襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)整設(shè)計(jì)，達(dá)到滿足駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的設(shè)計(jì)要求。然而， 由于受橡膠襯套變形及剛度耦合等關(guān)鍵問(wèn)題的制約，對(duì)于同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的橡膠 襯套銷(xiāo)軸直徑及橡膠襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)，一直未能給出可靠的解析設(shè)計(jì)方法，大都只是 將橡膠襯套對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的影響，在〇.75?0. 85區(qū)間內(nèi)選擇的一個(gè)折算系數(shù)，對(duì)穩(wěn)定 桿系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行近似設(shè)計(jì)，因此，很難達(dá)到駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的設(shè) 計(jì)要求。目前，國(guó)內(nèi)、外對(duì)于同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)，大都是利用ANSYS仿真軟件，通過(guò) 實(shí)體建模對(duì)給定結(jié)構(gòu)的同軸式穩(wěn)定桿系統(tǒng)的特性參數(shù)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，盡管可得到比較可靠 的特性參數(shù)仿真數(shù)值，然而該方法由于不能提供精確的解析計(jì)算式，因此，不能滿足解析設(shè) 計(jì)，更不能滿足同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)CAD軟件開(kāi)發(fā)的要求。隨著車(chē)輛行業(yè)快速發(fā)展及 車(chē)輛行駛速度的不斷提高，對(duì)同軸式駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，車(chē) 輛制造廠家迫切需要同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)CAD軟件。因此，必須建立一種精確、可靠的 同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑的設(shè)計(jì)方法，以滿足駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)調(diào)整 設(shè)計(jì)的要求，在不增加產(chǎn)品成本費(fèi)用的情況下，僅通過(guò)橡膠襯套結(jié)構(gòu)及銷(xiāo)軸直徑的調(diào)整設(shè) 計(jì)，提高駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量，提高車(chē)輛的行駛平順性和乘坐舒適 性；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)便、 可靠的同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑的設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示；同 軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示；穩(wěn)定桿橡膠襯套的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所 /Jn〇
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑的 設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用以下設(shè)計(jì)步驟：
[0005] (1)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾線剛度Kws設(shè)計(jì)要求值的計(jì)算：
[0006] 根據(jù)穩(wěn)定桿的懸置距離L。，及駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的設(shè)計(jì)要求值夂_， 對(duì)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度Kws的設(shè)計(jì)要求值進(jìn)行計(jì)算，即
[0007]

【權(quán)利要求】
1.同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑的設(shè)計(jì)方法，其具體設(shè)計(jì)步驟如下： (1) 駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾線剛度Kws設(shè)計(jì)要求值的計(jì)算： 根據(jù)穩(wěn)定桿的懸置距離L。，及駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的設(shè)計(jì)要求值對(duì)駕 駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度Kws的設(shè)計(jì)要求值進(jìn)行計(jì)算，即
(2) 計(jì)算同軸式穩(wěn)定桿在懸置位置處的線剛度Kw: 根據(jù)扭管的長(zhǎng)度Lw，內(nèi)徑d，外徑D，彈性模量E和泊松比μ，及擺臂長(zhǎng)度I1，對(duì)同軸式 駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)在駕駛室懸置安裝位置處的線剛度Kw進(jìn)行計(jì)算，即
(3) 確定以銷(xiāo)軸直徑4為參變量的橡膠襯套徑向剛度表達(dá)式Kx (dx): 根據(jù)橡膠套的厚度hx，長(zhǎng)度Lx，彈性模量Ex和泊松比μx，以銷(xiāo)軸直徑dx為待設(shè)計(jì)參變 量，則橡膠套的內(nèi)圓半徑匕可表示為ra =dx/2+δ，外圓半徑rb可表示為rb =dx/2+δ+hx, 因此，以銷(xiāo)軸直徑dx為參變量的橡膠襯套徑向剛度表達(dá)式Kx (dx)，可表示為：
Bessel修正函數(shù)I(0，arb)，K(0,arb)，I(1，arb)，K(l,arb)， I(1，αra)，Κ(1，αra)，I(〇,αra)，Κ(0,αra); (4) 橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑4設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的建立及其設(shè)計(jì)： 根據(jù)步驟⑴中所確定的Kws，步驟⑵中計(jì)算得到的Kw，及步驟⑶中所確定的以銷(xiāo) 軸直徑dx為參變量的橡膠襯套徑向剛度表達(dá)式Kx (dx)，利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度Kws與穩(wěn)定桿線 剛度Kw及橡膠襯套徑向剛度Kx(dx)之間關(guān)系，建立同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的橡膠襯套銷(xiāo) 軸直徑dx設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，即 (Kws-Kw)Kx(Cl x)+KwsKw = O; 利用Matlab計(jì)算程序，求解上述關(guān)于dx的方程，便可得到同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的 橡膠襯套銷(xiāo)軸直徑dx的設(shè)計(jì)值； (5)同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的驗(yàn)算及ANSYS仿真驗(yàn)證： 根據(jù)同軸式穩(wěn)定桿的結(jié)構(gòu)參數(shù)及所設(shè)計(jì)得到的駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的橡膠襯套銷(xiāo)軸直 徑dx，材料特性參數(shù)，橡膠襯套的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，通過(guò)施加一定載荷F及變形計(jì) 算，對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度進(jìn)行驗(yàn)算；同時(shí)，利用ANSYS仿真軟件，建立與實(shí)施例相同 參數(shù)的仿真模型，施加與計(jì)算驗(yàn)算中相同的載荷F，對(duì)所設(shè)計(jì)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形、側(cè) 傾角和側(cè)傾角剛度進(jìn)行仿真驗(yàn)證，從而對(duì)本發(fā)明所提供的同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套銷(xiāo) 軸直徑的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104318018SQ201410573109
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】周長(zhǎng)城, 宋群, 程正午, 曹海琳, 高炳凱, 毛少坊 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)