同轴式驾驶室稳定杆的悬置安装间距的设计方法技术

本发明专利技术涉及同轴式驾驶室稳定杆的悬置安装间距的设计方法，属于驾驶室悬置技术领域。本发明专利技术可根据驾驶室对稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求，同轴式稳定杆及橡胶衬套的结构参数和材料特性参数，对同轴式驾驶室稳定杆的悬置间距进行解析设计。通过实例计算及ANSYS仿真验证可知，利用该方法可得到准确可靠的同轴式驾驶室稳定杆的悬置间距设计值，为驾驶室悬置及稳定杆系统设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法，可在稳定杆系统其它结构参数不变的情况下，仅通过悬置间距的调整设计，使驾驶室稳定杆侧倾角刚度达到设计要求，提高车辆的行驶平顺性和安全性，同时，还可降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于驾驶室悬置
。本专利技术可根据驾驶室对稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求，同轴式稳定杆及橡胶衬套的结构参数和材料特性参数，对同轴式驾驶室稳定杆的悬置间距进行解析设计。通过实例计算及ANSYS仿真验证可知，利用该方法可得到准确可靠的同轴式驾驶室稳定杆的悬置间距设计值，为驾驶室悬置及稳定杆系统设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法，可在稳定杆系统其它结构参数不变的情况下，仅通过悬置间距的调整设计，使驾驶室稳定杆侧倾角刚度达到设计要求，提高车辆的行驶平顺性和安全性，同时，还可降低设计及试验费用，加快产品开发速度。【专利说明】
本专利技术涉及车辆驾驶室悬置，特别是同轴式驾驶室稳定杆的悬置安装间距的设计 方法。
技术介绍
驾驶室悬置及稳定杆系统，必须满足驾驶室侧倾角刚度的设计要求值，侧倾角刚 度过大会影响乘坐舒适性，而过小会影响安全性，其中，驾驶室侧倾角刚度不仅与悬置刚度 和稳定杆系统的刚度有关，而且还与稳定杆的驾驶室悬置间距有关，并且对驾驶室侧倾角 刚度具有重要影响。在实际设计中，可在其他结构参数不变的情况下，通过驾驶室悬置间距 的调整设计，达到满足车辆对同轴式驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度的设计要求值，提高 车辆行驶的平顺性和乘坐舒适性。然而，由于受橡胶衬套变形及刚度耦合等关键问题的制 约，对于同轴式驾驶室稳定杆的悬置安装间距一直未能给出可靠的解析设计方法，只能将 橡胶衬套对稳定杆系统刚度的影响，在0.75?0.85区间内选用一个折算系数，对同轴式稳 定杆的悬置间距进行近似设计，因此，难以得到准确可靠的同轴式驾驶室稳定杆的悬置间 距设计值。目前，国内外对于同轴式驾驶室稳定杆系统，大都是利用ANSYS仿真软件，通过 实体建模对给定结构的同轴式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，该方法由于不能提供精确的解析计算式，不能实现解析设计，更不能 满足同轴式驾驶室稳定杆系统CAD软件开发的要求。随着车辆行业快速发展及车辆行驶速 度的不断提高，对驾驶室悬置及稳定杆系统设计提出了更高的要求，车辆制造厂家迫切需 要同轴式驾驶室稳定杆系统的CAD软件。因此，必须建立一种精确、可靠的同轴式驾驶室稳 定杆的悬置安装间距的设计方法，满足驾驶室悬置及稳定杆系统设计的要求，提高产品设 计水平和质量，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。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种简便、 可靠的，其设计流程图如图1所示；同轴 式驾驶室稳定杆系统的结构示意图，如图2所示；稳定杆橡胶衬套的结构示意图，如图3所 /_J、i〇 为解决上述技术问题，本专利技术所提供的同轴式驾驶室稳定杆的悬置安装间距的设 计方法，其特征在于采用以下设计步骤： (1)驾驶室稳定杆橡胶衬套径向刚度Kx的解析计算： 根据橡胶套的内圆半径ra，外圆半径rb，长度L x，及弹性模量Ex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 【权利要求】1.，其具体设计步骤如下： (1) 驾驶室稳定杆橡胶衬套径向刚度Kx的解析计算： 根据橡胶套的内圆半径ra，外圆半径rb，长度Lx，及弹性模量Ex和泊松比μx，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，arb)，K(0,arb)，I(1，arb)，K(l,arb)， I(1，αra)，Κ(1，αra)，I(〇,αra)，Κ(0,αra); (2) 计算同轴式稳定杆在悬置位置处的线刚度Kw: 根据扭管的长度Lw，内径d，外径D，弹性模量E和泊松比μ，及摆臂长度I1，对稳定杆在裡a*奋昼罢右驻你罢/；卜的线刚度Κψ进行计算，即(3) 同轴式驾驶室稳定杆的悬置间距的设计： 根据同轴式驾驶室稳定杆系统设计所要求的侧倾角刚度，步骤（1)中计算得到的 Kx，步骤（2)中计算得到的Kw，建立同轴式驾驶室稳定杆悬置间距L。的设计数学模型，并对 同轴式驾驶室稳定杆的悬置间距L。进行设计，即(4) 同轴式驾驶室稳定杆系统刚度的验算及ANSYS仿真验证： 根据同轴式稳定杆的结构参数及所设计得到的驾驶室稳定杆的悬置间距L。，材料特性 参数，橡胶衬套的结构参数和材料特性参数，通过施加一定载荷F及变形计算，对同轴式稳 定杆系统的侧倾角刚度进行验算；同时，利用ANSYS仿真软件，建立与实施例相同参数的仿 真模型，施加与计算验算中相同的载荷F，对所设计同轴式驾驶室稳定杆系统的变形、侧倾 角和侧倾角刚度进行仿真验证，从而对本专利技术所提供的同轴式驾驶室稳定杆的悬置安装间 距的设计方法进行验证。【文档编号】G06F17/50GK104239657SQ201410568034【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日 【专利技术者】周长城, 提艳, 安艳, 郭剑, 毛少坊, 孟婕 申请人:山东理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
同轴式驾驶室稳定杆的悬置安装间距的设计方法，其具体设计步骤如下：(1)驾驶室稳定杆橡胶衬套径向刚度Kx的解析计算：根据橡胶套的内圆半径ra，外圆半径rb，长度Lx，及弹性模量Ex和泊松比μx，对驾驶室稳定杆橡胶衬套的径向刚度Kx进行计算，即Kx=1ur(rb)+y(rb);]]>其中，ur(rb)=1+μx2πExLx(lnrbra-rb2-ra2ra2+rb2),]]>y(rb)=a1I(0,αrb)+a2K(0,αrb)+a3+1+μx5πExLx(lnrb+rb2ra2+rb2),]]>a1=(1+μx)[K(1,αra)ra(ra2+3rb2)-K(1,αrb)rb(3ra2+rb2)]5πExLxαrarb[I(1,αra)K(1,αrb)-K(1,αra)I(1,αrb)](ra2+rb2),]]>a2=(μx+1)[I(1,αra)ra(ra2+3rb2)-I(1,αrb)rb(3ra2+rb2)]5πExLxαrarb[I(1,αra)K(1,αrb)-K(1,αra)I(1,αrb)](ra2+rb2),]]>a3=-(1+μx)(b1-b2+b3)5πExLxαrarb[I(1,αra)K(1,αrb)-K(1,αra)I(1,αrb)](ra2+rb2);]]>b1=[I(1,αra)K(0,αra)+K(1,αra)I(0,αra)]ra(ra2+3rb2),]]>b2=[I(1,αrb)K(0,αra)+K(1,αrb)I(0,αra)]rb(rb2+3ra2),]]>b3=αrarb[I(1,αra)K(1,αrb)-K(1,αra)I(1,αrb)][ra2+(ra2+rb2)lnra],]]>α=215/Lx,]]>Bessel修正函数I(0,αrb)，K(0,αrb)，I(1,αrb)，K(1,αrb)，I(1,αra)，K(1,αra)，I(0,αra)，K(0,αra)；(2)计算同轴式稳定杆在悬置位置处的线刚度Kw：根据扭管的长度Lw，内径d，外径D，弹性模量E和泊松比μ，及摆臂长度l1，对稳定杆在驾驶室悬置安装位置处的线刚度Kw进行计算，即Kw=πE(D4-d4)32(1+μ)l12Lw;]]>(3)同轴式驾驶室稳定杆的悬置间距的设计：根据同轴式驾驶室稳定杆系统设计所要求的侧倾角刚度步骤(1)中计算得到的Kx，步骤(2)中计算得到的Kw，建立同轴式驾驶室稳定杆悬置间距Lc的设计数学模型，并对同轴式驾驶室稳定杆的悬置间距Lc进行设计，即(4)同轴式驾驶室稳定杆系统刚度的验算及ANSYS仿真验证：根据同轴式稳定杆的结构参数及所设计得到的驾驶室稳定杆的悬置间距Lc，材料特性参数，橡胶衬套的结构参数和材料特性参数，通过施加一定载荷F及变形计算，对同轴式稳定杆系统的侧倾角刚度进行验算；同时，利用ANSYS仿真软件，建立与实施例相同参数的仿真模型，施加与计算验算中相同的载荷F，对所设计同轴式驾驶室稳定杆系统的变形、侧倾角和侧倾角刚度进行仿真验证，从而对本专利技术所提供的同轴式驾驶室稳定杆的悬置安装间距的设计方法进行验证。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周长城，提艳，安艳，郭剑，毛少坊，孟婕，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37