驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校验方法技术方案

本发明专利技术所述驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校验方法，属于驾驶室稳定杆技术领域，包括下述计算步骤：(1)驾驶室稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw的计算；(2)驾驶室稳定杆橡胶衬套径向刚度Kx的解析计算；(3)同轴式驾驶室稳定杆系统的等效线刚度Kws的计算；(4)同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度

The calibration method of the lateral inclination stiffness of the stable rod system of the cab

Check the method of the invention cab stabilizer system roll stiffness, which belongs to the technical field of cab stabilizer bar, which comprises the following steps: (1) calculation of the cab suspension rod in stability calculation of deformation coefficient Gw position; (2) calculation of the cab stabilizing rod of radial stiffness of rubber bushing Kx; (3) to calculate the equivalent line of the coaxial type cab stabilizer system stiffness Kws; (4) coaxial cab stabilizer system side angle stiffness.

【技术实现步骤摘要】
驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校验方法
本专利技术涉及车辆驾驶室悬置，特别是驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校验方法。
技术介绍
全浮式驾驶室悬置及稳定杆系统设计必须满足车辆转弯行驶时对侧倾角刚度的设计要求，其中，侧倾角刚度不仅与悬置弹簧的刚度有关，而且还与稳定杆系统的刚度有关，而稳定杆系统主要包括摆臂、橡胶衬套和扭管。然而，由于受橡胶衬套变形解析计算及与稳定杆系统刚度相互耦合等关键问题的制约，对于同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校核计算，一直未能给出可靠的解析计算方法，只能将橡胶衬套对稳定杆系统刚度的影响，用一个折算系数，对稳定杆系统刚度进行近似估算。目前，国内外对于同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度校核，大都是利用ANSYS仿真软件，通过实体建模对侧倾角刚度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，所以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，对同轴式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系统侧倾角刚度的计算方法，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、可靠的驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校验方法，其计算流程图如图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，橡胶衬套的结构示意图如图3所示。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校验方法，采用以下计算步骤：(1)驾驶室稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw的计算：根据摆臂长度l1；扭管的一半长度l2，内径d、外径D，及内、外径之比kd＝d/D，材料的弹性模量E和泊松比μ，对稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw进行计算，即(2)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，弹性模量Ex和泊松比μx，对驾驶室稳定杆橡胶衬套的径向线刚度Kx进行计算，即其中，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)同轴式驾驶室稳定杆系统的等效线刚度Kws的计算：根据扭管的外径D，步骤(1)中计算得到的Gw，步骤(2)中计算得到的Kx，对同轴式稳定杆系统在驾驶室悬置安装位置处的刚度Kws进行计算，即(4)同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的计算：根据稳定杆的悬置距离Lc，及步骤(3)中计算得到的Kws，对同轴式驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度进行计算，即(5)同轴式驾驶室稳定杆系统刚度的验算及ANSYS仿真验证：I在摆臂的悬置位置处施加某一载荷F，且在不考虑驾驶室悬置弹簧刚度的情况下，利用步骤(3)中计算所得到的Kws，对摆臂在悬置位置处的变形fwsC进行计算，即fwsC＝F/Kws；根据稳定杆的悬置距离Lc，摆臂长度l1，及摆臂在悬置位置处到最外端之间的距离Δl1，利用稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系，对摆臂在最外端处的变形位移量驾驶室的侧倾角度及驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度进行计算；II利用ANSYS有限元仿真软件，根据稳定杆系统的结构及材料特性参数，建立仿真模型，划分网格，并在摆臂的悬置位置处施加与I步骤相同的载荷F，对稳定杆系统的变形进行ANSYS仿真，得到摆臂在最外端处的最大变形fwsA；根据ANSYS仿真所得到的摆臂最外端处的最大变形fwsA，摆臂长度l1，摆臂在悬置位置处到最外端处的距离Δl1，及稳定杆的悬置距离Lc，利用稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系，对摆臂在悬置位置处的变形驾驶室的侧倾角度及驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度进行计算；Ⅲ将步骤(4)计算所得到的稳定杆系统的侧倾角刚度值分别与I步骤中计算得到的侧倾角刚度值II步骤仿真计算所得到的侧倾角刚度值进行比较，从而对本专利技术所提供的同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的计算方法及刚度计算值进行验证。技术效果目前国内、外对于同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校核计算，大都是利用仿真软件，通过建模仿真对稳定杆系统侧倾角刚度进行分析计算，但是该方法不能提供解析计算式，因此，不能满足同轴式驾驶室稳定杆系统CAD软件开发的要求。尽管也有专家将橡胶衬套对稳定杆系统刚度的影响用0.75～0.85的某一折算系数，对同轴式驾驶室稳定杆系统的刚度进行近似估算，但是随着车辆行业快速发展及车辆行驶速度不断提高，对同轴式驾驶室悬置及稳定杆系统设计提出了更高的设计要求，因此，传统的计算估算方法，不能满足驾驶室悬置系统设计的要求。本专利技术可根据稳定杆及橡胶衬套的结构参数和材料特性参数，利用稳定杆在悬置位置处的变形系数GW及橡胶衬套径向刚度Kx的解析计算式，对同轴式稳定杆系统的垂向线刚度及侧倾角进行解析计算。通过实例计算及ANSYS仿真验证可知，该方法可得到准确可靠的同轴式稳定杆系统的侧倾角刚度计算值，为同轴式驾驶室悬置及稳定杆系统的设计，提供了可靠的侧倾角刚度计算方法，并且为同轴式稳定杆系统CAD软件开发奠定了技术基础。利用该方法，不仅可提高同轴式驾驶室悬置及稳定杆系统的设计水平和质量，提高车辆的行驶平顺性和安全性；同时，利用该方法可降低设计及试验费用，加快产品开发速度。附图说明图1是同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的计算流程图；图2是同轴式稳定杆系统的结构示意图；图3是橡胶衬套的结构示意图；图4是稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系图；图5是实施例一的同轴式驾驶室稳定杆系统的变形仿真验证云图；图6是实施例二的同轴式驾驶室稳定杆系统的变形仿真验证云图。具体实施方案下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例一：某同轴式驾驶室稳定杆系统的结构左右对称，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、扭转橡胶衬套3同轴；左右两个摆臂1之间的距离Lc＝1550mm，即稳定杆的悬置距离；悬置橡胶衬套2与扭转橡胶衬套3之间的距离l1＝380mm，即摆臂长度；摆臂的悬置位置C到最外端A的距离为Δl1＝47.5mm；扭管4的长度Lw＝1500mm，即扭管的一半长度l2＝Lw/2＝750mm；扭管的内径d＝35mm，外径D＝50mm；扭管的材料弹性模量E＝200GPa，泊松比μ＝0.3；左右四个橡胶衬套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＝35mm，壁厚δ＝2mm；橡胶套6的长度Lx＝25mm，内圆半径ra＝19.5mm，外圆半径rb＝34.5mm，弹性模量Ex＝7.84MPa，泊松比μx＝0.47。根据上述给定的稳定杆及橡胶衬套的结构和材料特性参数，对该同轴式驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度进行计算，并对在载荷F＝5000N情况下的变形进行验算和ANSYS仿真验证。本专利技术实例所提供的驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校验方法，其计算流程如图1所示，具体步骤如下：(1)驾驶室稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw的计算：根据摆臂长度l1本文档来自技高网...

【技术保护点】
驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校验方法，其特征在于，包括下述计算步骤：(1)驾驶室稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw的计算；(2)驾驶室稳定杆橡胶衬套径向刚度Kx的解析计算；(3)同轴式驾驶室稳定杆系统的等效线刚度Kws的计算；(4)同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度

【技术特征摘要】
1.驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校验方法，其特征在于，包括下述计算步骤：(1)驾驶室稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw的计算；(2)驾驶室稳定杆橡胶衬套径向刚度Kx的解析计算；(3)同轴式驾驶室稳定杆系统的等效线刚度Kws的计算；(4)同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的计算；(5)同轴式驾驶室稳定杆系统刚度的验算及ANSYS仿真验证。2.根据权利要求1所述的驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校验方法，其特征在于，所述(1)驾驶室稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw的计算：根据摆臂长度l1；扭管的一半长度l2，内径d、外径D，及内、外径之比kd＝d/D，材料的弹性模量E和泊松比μ，对稳定杆在悬置位置处的变形系数Gw进行计算，即3.根据权利要求1所述的驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的校验方法，其特征在于，所述(2)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，弹性模量Ex和泊松比μx，对驾驶室稳定杆橡胶衬套的径向线刚度Kx进行计算，即其中，

【专利技术属性】
技术研发人员：李栋，李胜，曹旭光，胡金蕊，黄德惠，张凯，向建东，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22