内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的变形计算方法技术方案

本发明专利技术内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的变形计算方法，属于车辆驾驶室悬置技术领域。本发明专利技术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及所承受载荷，通过橡胶衬套径向刚度Kx、稳定杆的变形系数Gw及扭管橡胶衬套的载荷系数，对内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的变形进行计算。通过实例及ANSYS仿真验证可知，利用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变形计算值，为内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统设计及CAD软件的开发，奠定了可靠的技术基础，不仅可提高产品的设计水平，提高车辆行驶的平顺性和安全性；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】

本专利技术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变形计算方法。
技术介绍
在实际驾驶室悬置及稳定杆系统设计中，考虑到结构和性能，有时会采用内偏置非同轴式驾驶室稳定杆，即稳定杆的扭管与扭转橡胶衬套不同轴。这样在稳定杆系统工作时，扭管不仅受到扭转变形，而且还将受到弯曲变形。因此，内偏置非同轴稳定杆系统不仅为驾驶室提供侧倾刚度，减小驾驶室的侧倾运动，而且还会提供一定的浮仰刚度，降低驾驶室的浮仰运动。然而，由于受橡胶衬套变形解析计算、扭管的弯曲变形和扭转变形相互耦合等关键问题的制约，对于内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统变形的计算，一直未能给出可靠的解析计算方法。一般情况下只是将橡胶衬套及扭管内偏置量对稳定杆系统刚度的影响，用一个折算系数，对稳定杆系统变形进行近似估算。目前，国内外对于驾驶室稳定杆系统变形的计算，大都是利用ANSYS仿真软件，通过实体建模对稳定杆系统的变形进行仿真分析和验证，该方法尽管可得到比较可靠的仿真数值，然而，由于不能提供精确的解析计算式，因此不能满足驾驶室稳定杆系统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驾驶室稳定杆系统CAD软件。因此，为了满足内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的设计要求，必须解决内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的变形解析计算问题，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变形计算方法，提高驾驶室稳定杆系统的设计水平和质量，提高车辆行驶平顺性和安全性，在减小驾驶室侧倾运动的同时，还可有效降低浮仰运动；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、可靠的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的变形计算方法，其计算流程图如图1所示。内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的结构左右对称，结构示意图如图2所示，包含：摆臂1，悬置橡胶衬套2，扭转橡胶衬套3，扭管4；其中，扭管4与扭转橡胶衬套3不同轴，扭管的内偏置量T；左右两个摆臂1之间的距离Lc，即稳定杆的悬置距离；悬置橡胶衬套2与扭转橡胶衬套3之间的间距，即摆臂长度l1；摆臂的悬置位置C到最外端A之间的距离为Δl1；扭管4的长度Lw，内径d，外径D，弹性模量E，泊松比μ。左右两个悬置橡胶衬套2和扭转橡衬套3的结构和材料特性完全相同，如图3所示，包括：内圆套筒5，橡胶套6，外圆套筒7，其中，内圆套筒5的内径dx，壁厚δ；橡胶套6的长度Lx，橡胶套的内圆半径ra，外圆半径rb，弹性模量Ex，泊松比μx。内偏置非同轴式稳定杆变形及摆臂位移的几何关系，如图4所示。在内偏置非同轴式稳定杆和橡胶套的结构参数、材料特性参数及所承受载荷给定情况下，对内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统变形进行计算。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的变形计算方法，其特征在于采用以下计算步骤：(1)内偏置非同轴式稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw计算：根据扭管的长度Lw，内径d，外径D，弹性模量E和泊松比μ，摆臂长度l1，及扭管的内偏置量T，对稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw进行计算，即 G W = 32 ( 1 + μ ) ( l 1 - T ) 2 L W π E ( 1 - k d 4 ) ; ]]>(2)橡胶衬套的径向刚度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 K x = 1 u ( r b ) + y ( r b ) ; ]]>其中， y ( r b ) = a 1 I ( 0 , αr b ) + a 2 K ( 0 , αr b ) + a 3 + 1 + μ x 5 πE x L x ( ln r b + r b 2 r a 2 + r b 2 ) , ]]> a 1 = ( 1 + 本文档来自技高网...

【技术保护点】
内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的变形计算方法，内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的结构左右对称，扭管与扭转橡胶衬套非同轴，内偏置量T；扭管的长度LW，内圆直径d，外圆直径D，弹性模量E，泊松比μ；悬置橡胶衬套与扭转橡胶衬套之间的距离，即摆臂长度l1；橡胶套的内圆半径ra，外圆半径rb，，长度Lx，弹性模量Ex和泊松比μx；在内偏置非同轴式驾驶室稳定杆和橡胶套的结构参数、材料特性参数及所承受载荷给定情况下，对内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的变形进行计算，其特征在于采用以下计算步骤：(1)内偏置非同轴式稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw计算：根据扭管的长度Lw，内径d，外径D，弹性模量E和泊松比μ，摆臂长度l1，及扭管的内偏置量T，对稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw进行计算，即GW=32(1+μ)(l1-T)2LWπE(1-kd4);]]>(2)橡胶衬套的径向刚度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=1u(rb)+y(rb);]]>其中，y(rb)=a1I(0,αrb)+a2K(0,αrb)+a3+1+μx5πExLx(ln rb+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)ln ra],]]>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)；(3)扭转橡胶衬套的载荷系数βF计算：根据扭管的长度LW，泊松比μ，内偏置量T，及摆臂长度l1，对扭转橡胶衬套的载荷系数βF进行计算，即βF=24(1+μ)(l1-T)TLW2;]]>(4)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统变形及摆臂位移量的计算：I摆臂悬置位置的变形位移量fC的计算根据在稳定杆摆臂悬置位置处所施加的载荷F，摆臂长度l1，扭管的外径D，内偏置量T，步骤(1)中计算得到的稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw，步骤(2)中计算得到的橡胶衬套的径向刚度Kx，步骤(3)中计算得到的扭转橡胶衬套的载荷系数βF，通过叠加原理对稳定杆摆臂悬置位置处的变形位移量fC进行计算，即fC=GWFD4+βFFKX+βFFl1KXT;]]>II内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的变形位移量fws的计算根据在摆臂的悬置位置处所施加载荷F，步骤(2)中计算得到的橡胶衬套的径向刚度Kx，及I步骤中计算得到的摆臂悬置位置处的变形位移量fC，对稳定杆悬置橡胶衬套的变形位移量，即对驾驶室稳定杆系统的变形位移量fws进行计算，即fws=fC+FKX;]]>III内偏置非同轴式稳定杆摆臂最外端处的变形位移量fA的计算根据摆臂长度l1，摆臂的悬置位置到最外端的距离Δl1，及I步骤中计算得到的摆臂的悬置位置处的变形位...

【技术特征摘要】
1.内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的变形计算方法，内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的结构左右对称，扭管与扭转橡胶衬套非同轴，内偏置量T；扭管的长度LW，内圆直径d，外圆直径D，弹性模量E，泊松比μ；悬置橡胶衬套与扭转橡胶衬套之间的距离，即摆臂长度l1；橡胶套的内圆半径ra，外圆半径rb，，长度Lx，弹性模量Ex和泊松比μx；在内偏置非同轴式驾驶室稳定杆和橡胶套的结构参数、材料特性参数及所承受载荷给定情况下，对内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的变形进行计算，其特征在于采用以下计算步骤：(1)内偏置非同轴式稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw计算：根据扭管的长度Lw，内径d，外径D，弹性模量E和泊松比μ，摆臂长度l1，及扭管的内偏置量T，对稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw进行计算，即 G W = 32 ( 1 + μ ) ( l 1 - T ) 2 L W π E ( 1 - k d 4 ) ; ]]>(2)橡胶衬套的径向刚度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 K x = 1 u ( r b ) + y ( r b ) ; ]]>其中， y ( r b ) = a 1 I ( 0 , αr b ) + a 2 K ( 0 , αr b ) + a 3 + 1 + μ x 5 πE x L x ( ln r b + r b 2 r a 2 + r b 2 ) , ]]> a 1 = ( 1 + μ x ) [ K ( 1 , αr a ) r a ( r a 2 + 3 r b 2 ) - K ( 1 , αr b ) r b ( 3 r a 2 + r b 2 ) ] 5 πE x L x αr a r b [ I ( 1 , αr a ) K ( 1 , αr b ) - K ( 1 , αr a ) I ( 1 , αr b ) ] ( r a 2 + r b 2 ) , ]]> a 2 = ( μ x + 1 ) [ I ( 1 , αr a ) r a ( r a 2 + 3 r b 2 ) - I ( 1 , αr b ) r b ( 3 r a 2 + r b 2 ) ] 5 πE x L x αr a r b [ I ( 1 , αr a ) K ( 1 , αr b ) - K ( 1 , αr a ) I ( 1 , αr b ) ] ( r a 2 + r b 2 ) , ]]> a 3 = - ( 1 + &...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红艳，周长城，赵光福，刘灿昌，初振美，袁光明，
申请(专利权)人：周长城，
类型：发明
国别省市：山东;37