內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的懸置間距的設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的懸置間距的設(shè)計方法，屬于駕駛室懸置【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明可根據(jù)內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和材料特性參數(shù)，利用側(cè)傾角剛度，與穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)及懸置間距，橡膠襯套徑向剛度及等效組合線剛度之間的關(guān)系，通過懸置間距設(shè)計數(shù)學(xué)模型，利用Matlab對其進行求解設(shè)計。通過實例設(shè)計及ANSYS仿真驗證可知，該方法可得到準確可靠的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的懸置間距設(shè)計值，為駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)提供了可靠的設(shè)計方法。利用該方法可在不增加產(chǎn)品成本的前提下，僅通過懸置間距的調(diào)整設(shè)計，提高穩(wěn)定桿系統(tǒng)設(shè)計水平和性能，提高車輛行駛平順性和安全性；同時，還可降低設(shè)計及試驗費用。
【專利說明】內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的懸置間距的設(shè)計方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛駕駛室懸置，特別是內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的懸置間 距的設(shè)計方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的懸置間距，對側(cè)傾角剛度具有重要影響。在 駕駛室實際設(shè)計中，經(jīng)常采用在穩(wěn)定桿系統(tǒng)及其它結(jié)構(gòu)參數(shù)確定情況下，通過對穩(wěn)定桿懸 置間距進行調(diào)整設(shè)計，使駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)達到側(cè)傾角剛度的設(shè)計要求。然而，由于內(nèi)偏置 非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)是一個由剛體、彈性體及柔性體三者組成的耦合體，且由于橡 膠襯套的剛度計算非常復(fù)雜，同時，因扭管的內(nèi)偏置，還存有彎曲和扭轉(zhuǎn)的相互耦合，致使 駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的分析設(shè)計非常復(fù)雜和困難，因此，對于內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿 懸置間距的調(diào)整設(shè)計，一直未能給出可靠的解析設(shè)計方法。目前，國內(nèi)外對于駕駛室穩(wěn)定桿 系統(tǒng)的設(shè)計，大都是利用ANSYS仿真軟件，通過實體建模對給定結(jié)構(gòu)的駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng) 的特性進行仿真驗證，盡管該方法可得到比較可靠的仿真數(shù)值，然而，由于ANSYS仿真分析 只能對給定參數(shù)的穩(wěn)定桿特性進行仿真驗證，無法提供精確的解析設(shè)計式，不能實現(xiàn)解析 設(shè)計，更不能滿足駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)CAD軟件開發(fā)的要求。因此，必須建立一種精確、可靠 的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的懸置間距的設(shè)計方法，滿足駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系 統(tǒng)側(cè)傾角剛度的設(shè)計要求，在不增加產(chǎn)品成本的前提下，進一步提高產(chǎn)品設(shè)計水平、質(zhì)量和 性能，提高車輛行駛平順性和安全性；同時，降低設(shè)計及試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡便、 可靠的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的懸置間距的設(shè)計方法，其計算流程圖如圖1所 示；駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示；橡膠襯套的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示；穩(wěn)定 桿系統(tǒng)變形及擺臂位移的幾何關(guān)系圖如圖4所示。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的懸置 間距的設(shè)計方法，其特征在于采用以下計算步驟：
[0005] (1)內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的等效線剛度Kt的計算：
[0006] 根據(jù)扭管的長度Lw，內(nèi)徑d，外徑D，內(nèi)偏置量T，彈性模量E和泊松比y，及擺臂長 度I1，對穩(wěn)定桿在駕駛室懸置安裝位置處的等效線剛度Kt進行計算，即
[0007]

【權(quán)利要求】
1.內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的懸置間距的設(shè)計方法，其具體設(shè)計步驟如下： (1) 內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的等效線剛度Kt的計算： 根據(jù)扭管的長度Lw，內(nèi)徑d，外徑D，內(nèi)偏置量T，彈性模量E和泊松比y，及擺臂長度 I1，對穩(wěn)定桿在駕駛室懸置安裝位置處的等效線剛度Kt進行計算，即
(2) 橡膠襯套的等效組合線剛度Kx的計算： ① 橡膠襯套徑向剛度kx的計算 根據(jù)橡膠套的內(nèi)圓半徑ra，外圓半徑rb，長度Lx，彈性模量E x和泊松比y x，對駕駛室穩(wěn) 定桿橡膠襯套的徑向剛度kx進行計算，即
Bessel 修正函數(shù) I (0, a rb), K(0, a rb), I (1，a rb), K(l，a rb), I (1，a ra), K(l，a ra)， 1(0, ara),K(0, a ra)； ② 扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)P F的計算 根據(jù)扭管的長度Lw，泊松比y，內(nèi)偏置量T，及擺臂長度I1，對扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù) 1^進行計算，即
③ 內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度Kx的計算 根據(jù)穩(wěn)定桿的擺臂長度I1，扭管的內(nèi)偏置量T，①步驟中計算所得到的橡膠襯套的徑向 剛度kx，及②步驟中計算得到的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)3 F，對穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組 合線剛度Kx進行計算，即
(3) 內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的懸置間距L。的設(shè)計： 根據(jù)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度設(shè)計要求值利用步驟（1)中計算得到的穩(wěn) 定桿的等效線剛度Kt，步驟（2)中計算得到的橡膠襯套的等效組合線剛度Kx，建立偏置非同 軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的懸置間距L。設(shè)計數(shù)學(xué)模型，并對L。進行設(shè)計，即
(4) 內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗證： 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料特性參數(shù)及設(shè)計所得 到的懸置間距L。，建立內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的仿真模型，劃分網(wǎng)格，在擺臂的 懸置安裝位置處施加載荷F，對穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進行ANSYS仿真，得到擺臂最外端的變形 位移量fA ; 根據(jù)ANSYS仿真所得到的擺臂最外端的變形位移量fA，擺臂長度I1，擺臂的懸置位置 至IJ最外端的距離A I1，穩(wěn)定桿的懸置距離L。，在擺臂的懸置位置處施加的載荷F，及步驟（2) 中的①步驟中計算得到的橡膠襯套徑向剛度匕，利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移的幾何關(guān) 系，對內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度&的ANSYS仿真驗證值，進行計算，即
將仿真所得到的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗證值 ^，與設(shè)計要求值進行比較，從而對本發(fā)明所提供的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的 懸置間距的設(shè)計方法及參數(shù)設(shè)計值進行驗證。
【文檔編號】G06F17/50GK104361166SQ201410612140
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】周長城, 提艷, 宋群, 潘禮軍, 程正午, 孟婕 申請人:山東理工大學(xué)