同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套外圓半徑的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套外圓半徑的設(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)駕駛室懸置對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的設(shè)計(jì)要求值，同軸式穩(wěn)定桿的結(jié)構(gòu)和材料特性參數(shù)，及橡膠套的內(nèi)圓半徑ra、長度Lx和材料特性參數(shù)，對(duì)橡膠套的外圓半徑rb進(jìn)行解析設(shè)計(jì)。通過實(shí)例計(jì)算及ANSYS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)定桿橡膠套外圓半徑rb的設(shè)計(jì)值，不僅可提高同軸式駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量，而且可在不增加成本的情況下，僅通過橡膠套外圓半徑rb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。
【專利說明】同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套外圓半徑的設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛駕駛室懸置，特別是同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套外圓半徑的設(shè)計(jì) 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 橡膠襯套的結(jié)構(gòu)尺寸，影響駕駛室懸置系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度，并且影響車輛的行駛 平順性和乘坐舒適性，其中，橡膠套的外圓半徑rb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，需要在其他結(jié)構(gòu)不變 的情況下，通過對(duì)橡膠襯套結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，從而滿足駕駛室側(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)鍵問題的制約，對(duì)于同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的 橡膠套外圓半徑r b的設(shè)計(jì)，一直未能給出可靠的解析設(shè)計(jì)方法，只能將橡膠襯套對(duì)穩(wěn)定桿 系統(tǒng)剛度的影響，在0. 75?0· S5區(qū)間內(nèi)選擇的一個(gè)折算系數(shù)，對(duì)同軸式穩(wěn)定桿其他結(jié)構(gòu)參 數(shù)進(jìn)行近似設(shè)計(jì)，因此，很難達(dá)到同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的設(shè)計(jì)要求值。目 前，國內(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)的特性進(jìn)行仿真驗(yàn)證，盡管可得到比較可靠的仿真數(shù)值，然而， 該方法由于不能提供精確的解析計(jì)算式，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軟件開發(fā)的要求。隨著車輛行業(yè)快速發(fā)展及車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)定桿橡膠套外圓 半徑的設(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，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量，提高車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)問題是提供一種簡便、 可靠的同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套外圓半徑的設(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所示。 [000 4]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠套外圓半徑的設(shè) 計(jì)方法，其特征在于采用以下設(shè)計(jì)步驟。
[0005] ⑴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 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)定桿橡膠套外圓半徑的設(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)扭管的長度Lw，內(nèi)徑d，外徑D，彈性模量E和泊松比y，及擺臂長度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) 確定以外圓半徑rb為參變量的穩(wěn)定桿橡膠襯套的徑向剛度表達(dá)式Kx (rb): 根據(jù)橡膠套的內(nèi)圓半徑ra，長度Lx，彈性模量Ex和泊松比yx，以外圓半徑rb作為待設(shè) 計(jì)參變量，確定以外圓半徑rb為參變量的橡膠襯套的徑向剛度表達(dá)式Kx (rb)，即
(4) 橡膠套外圓半徑rb設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的建立及設(shè)計(jì)： 根據(jù)步驟（1)中所確定的Kws，步驟（2)中計(jì)算得到的Kw，及步驟（3)中所建立的橡膠襯 套的徑向剛度表達(dá)式Kx (rb)，利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾線剛度與穩(wěn)定桿線剛度及橡膠襯套徑向 剛度之間的關(guān)系，建立同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的橡膠套外圓半徑rb的設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，即 (Kws-Kw)Kx (rb) +KwsKw =O； 利用Matlab計(jì)算程序，求解上述關(guān)于rb的方程，便可得到同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的 橡膠套外圓半徑rb的設(shè)計(jì)值； (5)同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的剛度驗(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)和材料特性參數(shù)，橡膠襯套的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù) 及設(shè)計(jì)所得到的駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的橡膠套外圓半徑rb，通過施加一定載荷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)定桿橡膠套外圓半徑 的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104268360SQ201410568572
【公開日】2015年1月7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】周長城, 于曰偉, 李勝 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)