一种负泊松比结构转向管柱的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种负泊松比结构转向管柱及其设计方法，其中所述负泊松比结构转向管柱，包括：上管柱壳体；下管柱壳体，连接上管柱壳体；负泊松比结构填充内芯，同时设置在上管柱壳体和上述下管柱壳体的内部；转向管柱安装支架，用于固定至车身；转向管柱上支架，设置在上管柱壳体和转向管柱安装支架之间，用于承载上管柱壳体；转向管柱下支架，设置在下管柱壳体和转向管柱安装支架之间，用于承载下管柱壳体。本发明专利技术能够克服现有技术中转向管柱在汽车碰撞过程中吸收的能量有限、变形吸能机构复杂、结构的可靠性降低和成本较高等不足。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车转向系统
，其特别是有关于一种负泊松比结构转向管柱及其设计方法。
技术介绍
汽车发生正面碰撞时，位于汽车前部的包含转向管柱和方向盘在内的转向系统要向后即驾驶员方向运动，而驾驶员由于惯性的影响会产生向前的运动，从而驾驶员很容易受到方向盘的伤害，方向盘对驾驶员胸腹部的撞击为汽车正面碰撞交通事故中非常常见的一种损伤类型。碰撞接触过程中转向管柱需要通过吸收能量以防止超出人体承受能力的碰撞力伤害驾驶员。传统的转向管柱结构在碰撞过程中方向盘向上部及后部移动，移动位移量较大，容易对人体造成较大伤害。吸能式转向管柱能更好的吸收碰撞过程中的能量，缓解方向盘对驾驶员的冲击。例如中国专利技术专利申请公开说明书CN101254794A、CN101570213A等分别公开了一种吸能式汽车转向管柱，能够有效地减小方向盘的位移量,提高车辆的被动安全性。通常，吸能汽车转向管柱主要通过转向轴吸能、套筒总成吸能和安装支架总成吸能三个方面实现吸能。尽管通过结构的合理设计和变形能够有效的减轻驾驶员在汽车发生碰撞时的伤害，但是存在着碰撞过程吸收的能量有限，变形吸能机构复杂，结构的可靠性降低和成本较高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负泊松比结构转向管柱，其特征在于，包括：上管柱壳体(2)；下管柱壳体(7)，连接上述上管柱壳体；负泊松比结构填充内芯(1)，同时设置在上管柱壳体(2)和上述下管柱壳体(7)的内部；转向管柱安装支架(4)，用于固定至车身；转向管柱上支架(3)，设置在上管柱壳体和转向管柱安装支架之间，用于承载上管柱壳体；转向管柱下支架(6)，设置在下管柱壳体和转向管柱安装支架之间，用于承载下管柱壳体。

【技术特征摘要】
1.一种负泊松比结构转向管柱，其特征在于，包括：上管柱壳体(2)；下管柱壳体(7)，连接上述上管柱壳体；负泊松比结构填充内芯(1)，同时设置在上管柱壳体(2)和上述下管柱壳体(7)的内部；转向管柱安装支架(4)，用于固定至车身；转向管柱上支架(3)，设置在上管柱壳体和转向管柱安装支架之间，用于承载上管柱壳体；转向管柱下支架(6)，设置在下管柱壳体和转向管柱安装支架之间，用于承载下管柱壳体。2.根据权利要求1所述的负泊松比结构转向管柱，其特征在于，转向管柱安装支架还包括转向管柱安装支架加强板(5)，连接至车身。3.一种负泊松比结构转向管柱的设计方法，其特征在于，包括：1)根据转向管柱的形状特征，确定负泊松比结构填充内芯在X、Y、Z三个方向上的单元数，同时根据负泊松比结构的基本组成单元的设计参数关系，在Matlab中建立负泊松比结构填充内芯的参数化模型，通过更改设计参数来实现模型的建立；2)利用拉丁超立方采样方法生成样本点，然后基于负泊松比结构填充内芯的参数化模型求取响应值，从而建立初始近似模型；3)获取负泊松比结构填充内芯代理模型计算样本点并根据重要性将样本点进行分组，分成七组；4)根据负泊松比结构填充内芯代理模型计算分组后的各个样本点组中样本点的重要性及每个样本点组中样本点的数量多少，对样本点组赋予权值：ωi=ni×jK,i=1,2,...,7,j=1,2,3---(2)]]>Σi=17ωi=1,i=1,2,...,7---(3)]]>式(2)中，ni表示第i组代理模型计算样本点组中样本点的个数；j表示某一特定样本点共在j个近似模型中出现的次数；K是代理模型计算样本点数量的n倍；根据计算的权值，在各负泊松比结构填充内芯代理模型计算样本点组中选择新的有限元模型计算样本点，七组样本组中选择的样本点数量分别为：ki＝round(ωi×m),i＝1,2,...,7(4)式中，m为选择的计算样本点的个数；5)检验所选样本点是否达到最优：在选出新的有限元模型计算样本点后根据设计最优条件来验证上一步所选样本点是否达到最优，其中，满足负泊松比结构填充内芯设计最优的终止条件为：5个最大函数值的差值可以忽略不计时或者|Fi+1&O...

【专利技术属性】
技术研发人员：周冠，赵万忠，王春燕，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32