悬架稳定杆橡胶衬套厚度的设计方法
【专利摘要】本发明涉及悬架稳定杆橡胶衬套厚度的设计方法，属于车辆悬架【技术领域】。先前国内、外一直未能给出可靠的橡胶衬套厚度设计方法。本发明其特征在于：根据稳定杆系统的侧倾角刚度设计要求值，车辆的轮距，稳定杆的结构和材料特性参数，及橡胶衬套的其它结构参数和材料特性参数、安装位置，建立了橡胶衬套厚度h的优化设计数学模型，利用Matlab程序便可得到准确、可靠的橡胶衬套厚度h的优化设计值。利用该方法可在其他参数不变的情况下，仅通过橡胶衬套厚度的优化设计，便可达到稳定杆侧倾角刚度的设计要求，提高悬架及稳定杆的设计水平，提高车辆行驶平顺性和安全性；同时，利用该方法还可降低设计和试验费用及生产成本，提高企业经济效益。
【专利说明】悬架稳定杆橡胶衬套厚度的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆悬架稳定杆，特别是悬架稳定杆橡胶衬套厚度的设计方法。
【背景技术】
[0002]悬架系统的侧倾角刚度不仅受稳定杆的结构、直径大小的影响，同时还受橡胶衬套的厚度、长度、内圆半径、材料特性及安装位移等因素的影响。然而，由于受橡胶衬套径向变形和稳定杆端部垂向位移变形解析计算理论及相互耦合影响等关键问题的制约，对于稳定杆直径及橡胶衬套厚度的设计，目前国内、外一直未能给出可靠的解析设计方法，大都是利用ANSYS仿真分析软件，对横向稳定杆系统变形及刚度进行数值仿真分析，但是，该方法只能对给定结构和载荷情况下的稳定杆系统变形及刚度进行仿真验证，无解析计算式，不能满足稳定杆系统解析设计及现代化CAD设计的要求。
[0003]随着车辆行业的快速发展及行驶速度的提高，对悬架稳定杆系统的设计提出了更高的设计要求。如何在给定稳定杆的结构、直径和材料特性，及橡胶衬套的材料特性、内圆半径、和两橡胶衬套安装位置不变的情况下，即在不增加设计及生产成本的前提下，仅通过对橡胶衬套厚度的优化设计，便可使稳定杆系统达到侧倾角刚度的设计要求，是目前企业迫切需要解决的技术问题。因此，必须建立一种精确、可靠的悬架稳定杆橡胶衬套厚度的设计方法，提高车辆悬架设计水平，提高车辆行驶平顺性和安全性；同时，在其它结构参数不变的情况下，仅通过稳定杆橡胶衬套厚度的优化设计，使得稳定杆系统达到侧倾角刚度的设计要求，可降低设计及试验费用，降低设计及生产成本，提高企业经济效益。。
【发明内容】
[0004]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、可靠的车悬架稳定杆橡胶衬套厚度的设计方法，其设计流程图如图1所示，稳定杆结构示意图如图2所示。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所提供的悬架稳定杆橡胶衬套厚度的设计方法，其特征在于采用以下步骤。
[0006](I)计算稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw:
[0007]根据横向稳定杆的总长度1。，臂长I1，两个橡胶衬套之间的安装距离Itl过渡圆弧半径R，过渡圆弧的圆心角Θ，材料弹性模型E和泊松比μ ,对稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw进行计算，SP:
【权利要求】
1.悬架稳定杆橡胶衬套厚度的设计方法，其具体设计步骤如下: (1)计算稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw: 根据横向稳定杆的总长度1。，臂长I1，两个橡胶衬套之间的安装距离Itl过渡圆弧半径R，过渡圆弧的圆心角Θ，材料弹性模型E和泊松比μ ,对稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw进行计算，即:
G6 = -32(μ +1) [R(cos θ -D-11Sin θ ]2[21lCos θ -lc+2Rsin θ ]； (2)建立橡胶衬套径向线刚度Kx的表达式: 根据橡胶衬套的内圆半径ra，外圆半径rb = ra+h，其中，h即为橡胶衬套厚度设计的参量，轴向长度L，弹性模量Ex，泊松比μ x，以h作为待设计参变量，建立橡胶衬套径向线刚度Kx的计算表达式，即
其中，Kx (h)是关于橡胶衬套厚度h的表达式；
Bessel 修正函数:I (O, a hb), K(0, a hb) ；Ι (I, a hb), K(I, a hb)；
1(1，aa)，K(l，aa) ；I(0, aa)，K(0，a a)； (3)橡胶衬套厚度h设计数学模型的建立及设计计算: 根据前桥或后桥的轮距B，稳定杆的直径d，总长度1。，两橡胶衬套之间的安装距离1。，稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求值，步骤(1)中计算所得到的稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw，及步骤(2)中所建立的橡胶衬套径向线刚度表达式Kx(h)，建立橡胶衬套厚度h的优化设计数学模型，即:
利用Matlab计算程序，求解上述数学模型，便可得到在稳定杆结构及橡胶衬套安装位置不变条件下，准确、可靠的橡胶衬套厚度h的优化设计值。
【文档编号】G06F17/50GK104200050SQ201410484452
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】周长城, 于曰伟, 宋群, 潘礼军, 程正午, 曹海琳 申请人:山东理工大学