内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法
【专利摘要】本发明涉及内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法，属于驾驶室悬置【技术领域】。本发明可根据内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的结构和材料特性参数，利用侧倾角刚度，与稳定杆结构及悬置间距，橡胶衬套径向刚度及等效组合线刚度之间的关系，通过悬置间距设计数学模型，利用Matlab对其进行求解设计。通过实例设计及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系统的悬置间距设计值，为驾驶室稳定杆系统提供了可靠的设计方法。利用该方法可在不增加产品成本的前提下，仅通过悬置间距的调整设计，提高稳定杆系统设计水平和性能，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。
【专利说明】内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法
【技术领域】
[0001] 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系统的悬置间 距的设计方法。
【背景技术】
[0002] 内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距，对侧倾角刚度具有重要影响。在 驾驶室实际设计中，经常采用在稳定杆系统及其它结构参数确定情况下，通过对稳定杆悬 置间距进行调整设计，使驾驶室稳定杆系统达到侧倾角刚度的设计要求。然而，由于内偏置 非同轴式驾驶室稳定杆系统是一个由刚体、弹性体及柔性体三者组成的耦合体，且由于橡 胶衬套的刚度计算非常复杂，同时，因扭管的内偏置，还存有弯曲和扭转的相互耦合，致使 驾驶室稳定杆系统的分析设计非常复杂和困难，因此，对于内偏置非同轴式驾驶室稳定杆 悬置间距的调整设计，一直未能给出可靠的解析设计方法。目前，国内外对于驾驶室稳定杆 系统的设计，大都是利用ANSYS仿真软件，通过实体建模对给定结构的驾驶室稳定杆系统 的特性进行仿真验证，尽管该方法可得到比较可靠的仿真数值，然而，由于ANSYS仿真分析 只能对给定参数的稳定杆特性进行仿真验证，无法提供精确的解析设计式，不能实现解析 设计，更不能满足驾驶室稳定杆系统CAD软件开发的要求。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系统的悬置间距的设计方法，满足驾驶室悬置及稳定杆系 统侧倾角刚度的设计要求，在不增加产品成本的前提下，进一步提高产品设计水平、质量和 性能，提高车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。
【发明内容】
[0003] 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系统的悬置间距的设计方法，其计算流程图如图1所 示；驾驶室稳定杆系统的结构示意图如图2所示；橡胶衬套的结构示意图如图3所示；稳定 杆系统变形及摆臂位移的几何关系图如图4所示。
[0004] 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系统的悬置 间距的设计方法，其特征在于采用以下计算步骤：
[0005] (1)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的等效线刚度Kt的计算：
[0006] 根据扭管的长度Lw，内径d，外径D，内偏置量T，弹性模量E和泊松比y，及摆臂长 度I1，对稳定杆在驾驶室悬置安装位置处的等效线刚度Kt进行计算，即
[0007]
【权利要求】
1.内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法，其具体设计步骤如下： (1) 内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的等效线刚度Kt的计算： 根据扭管的长度Lw，内径d，外径D，内偏置量T，弹性模量E和泊松比y，及摆臂长度 I1，对稳定杆在驾驶室悬置安装位置处的等效线刚度Kt进行计算，即
(2) 橡胶衬套的等效组合线刚度Kx的计算： ① 橡胶衬套径向刚度kx的计算 根据橡胶套的内圆半径ra，外圆半径rb，长度Lx，弹性模量E x和泊松比y x，对驾驶室稳 定杆橡胶衬套的径向刚度kx进行计算，即
Bessel 修正函数 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 扭转橡胶衬套的载荷系数P F的计算 根据扭管的长度Lw，泊松比y，内偏置量T，及摆臂长度I1，对扭转橡胶衬套的载荷系数 1^进行计算，即
③ 内偏置非同轴式稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度Kx的计算 根据稳定杆的摆臂长度I1，扭管的内偏置量T，①步骤中计算所得到的橡胶衬套的径向 刚度kx，及②步骤中计算得到的扭转橡胶衬套的载荷系数3 F，对稳定杆橡胶衬套的等效组 合线刚度Kx进行计算，即
(3) 内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距L。的设计： 根据驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度设计要求值利用步骤（1)中计算得到的稳 定杆的等效线刚度Kt，步骤（2)中计算得到的橡胶衬套的等效组合线刚度Kx，建立偏置非同 轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距L。设计数学模型，并对L。进行设计，即
(4) 内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证： 利用ANSYS有限元仿真软件，根据稳定杆系统的结构参数、材料特性参数及设计所得 到的悬置间距L。，建立内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的仿真模型，划分网格，在摆臂的 悬置安装位置处施加载荷F，对稳定杆系统的变形进行ANSYS仿真，得到摆臂最外端的变形 位移量fA ; 根据ANSYS仿真所得到的摆臂最外端的变形位移量fA，摆臂长度I1，摆臂的悬置位置 至IJ最外端的距离A I1，稳定杆的悬置距离L。，在摆臂的悬置位置处施加的载荷F，及步骤（2) 中的①步骤中计算得到的橡胶衬套径向刚度匕，利用稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关 系，对内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度&的ANSYS仿真验证值，进行计算，即
将仿真所得到的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证值 ^，与设计要求值进行比较，从而对本发明所提供的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的 悬置间距的设计方法及参数设计值进行验证。
【文档编号】G06F17/50GK104361166SQ201410612140
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】周长城, 提艳, 宋群, 潘礼军, 程正午, 孟婕 申请人:山东理工大学