外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管內(nèi)徑的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管內(nèi)徑的設(shè)計(jì)方法，屬于駕駛室懸置【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明可根據(jù)駕駛室側(cè)傾角剛度的設(shè)計(jì)要求值，穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，通過橡膠襯套的徑向剛度、等效組合線剛度及扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)，對(duì)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管內(nèi)徑進(jìn)行解析設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)實(shí)例及ANSYS仿真驗(yàn)證可知，該方法可得到準(zhǔn)確可靠的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管內(nèi)徑設(shè)計(jì)值，為穩(wěn)定桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了可靠的設(shè)計(jì)方法，并且為CAD軟件開發(fā)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。利用該方法，可提高駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量和性能，提高車輛行駛平順性和安全性；同時(shí)，還可降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
【專利說明】外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管內(nèi)徑的設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛駕駛室懸置，特別是外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管內(nèi)徑的 設(shè)計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭管內(nèi)徑及壁厚對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度及性能 具有重要影響，它不僅直接影響扭管的扭轉(zhuǎn)變形，而且還對(duì)扭管的彎曲變形、扭轉(zhuǎn)橡膠襯套 的載荷及變形有重要影響。在穩(wěn)定桿系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)在給定扭管外徑情況下，對(duì) 扭管的內(nèi)徑及壁厚進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而，由于外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿是一個(gè)由剛體、彈性 體及柔性體三者組成的耦合體，而且受彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形及載荷之間的相互耦合等關(guān)鍵 問題的制約，其分析計(jì)算過程非常復(fù)雜，因此，對(duì)于外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭 管內(nèi)徑的設(shè)計(jì)，一直未能給出可靠的解析設(shè)計(jì)方法。目前，國內(nèi)外對(duì)于駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)，大都是利用ANSYS仿真軟件，通過實(shí)體建模對(duì)給定結(jié)構(gòu)的駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的特性 進(jìn)行仿真驗(yàn)證，盡管該方法可得到比較可靠的仿真數(shù)值，然而，由于ANSYS仿真分析只能對(duì) 給定參數(shù)的穩(wěn)定桿特性進(jìn)行仿真驗(yàn)證，無法提供精確的解析設(shè)計(jì)式，不能實(shí)現(xiàn)解析設(shè)計(jì)，更 不能滿足駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)CAD軟件開發(fā)設(shè)計(jì)的要求。因此，必須建立一種精確、可靠的外 偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管內(nèi)徑的設(shè)計(jì)方法，滿足駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 要求，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量，提高車輛行駛平順性和安全性；同時(shí)，降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi) 用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡便、 可靠的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管內(nèi)徑的設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示； 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示；穩(wěn)定桿橡膠襯套的結(jié)構(gòu)示 意圖如圖3所示；穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移的幾何關(guān)系圖如圖4所示。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管內(nèi)徑 的設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用以下設(shè)計(jì)步驟：
[0005] (1)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾線剛度Kws的設(shè)計(jì)要求值的計(jì)算：
[0006] 根據(jù)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度設(shè)計(jì)要求值，穩(wěn)定桿的懸置距離L。，對(duì)駕 駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度Kws的設(shè)計(jì)要求值進(jìn)行計(jì)算，即
[0007]

【權(quán)利要求】
1.外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管內(nèi)徑的設(shè)計(jì)方法，其具體設(shè)計(jì)步驟如下： (1) 駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾線剛度Kws的設(shè)計(jì)要求值的計(jì)算： 根據(jù)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度設(shè)計(jì)要求值，穩(wěn)定桿的懸置距離L。，對(duì)駕駛室 穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度Kws的設(shè)計(jì)要求值進(jìn)行計(jì)算，即
(2) 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)nF的計(jì)算： 根據(jù)扭管長度Lw，泊松比y，外偏置量T，及擺臂長度I1，對(duì)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定 桿的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)1進(jìn)行計(jì)算，即
(3) 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度Kx的計(jì)算： ① 橡膠襯套徑向剛度kx的計(jì)算 根據(jù)橡膠套的內(nèi)圓半徑ra，外圓半徑rb，長度Lx，彈性模量E x和泊松比y x，對(duì)駕駛室穩(wěn) 定桿橡膠襯套的徑向剛度kx進(jìn)行計(jì)算，即
② 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度Kx的計(jì)算 根據(jù)①步驟中計(jì)算所得到的橡膠襯套的徑向剛度kx，及步驟（2)中計(jì)算得到的扭轉(zhuǎn)橡 膠襯套的載荷系數(shù)nF，對(duì)穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度Kx進(jìn)行計(jì)算，即
(4) 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭管內(nèi)徑d的設(shè)計(jì)： 根據(jù)扭管長度Lw，外徑D，彈性模型E和泊松比y，外偏置量T，及擺臂長度I1，步驟（1) 中計(jì)算所得到的駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度的設(shè)計(jì)要求值Kws，步驟（2)中計(jì)算得到的 扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)nF，及步驟（3)中計(jì)算得到的穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛 度&，建立外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭管內(nèi)徑d的設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行設(shè) 計(jì)，即
同時(shí)，可得扭管壁厚h的設(shè)計(jì)值，即h = (D-d)/2 ; (5) 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證： 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭管內(nèi)徑d的 設(shè)計(jì)值及其他結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，建立相應(yīng)的ANSYS仿真模型，劃分網(wǎng)格，并在擺臂 的懸置安裝位置處施加載荷F，對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行ANSYS仿真，得到穩(wěn)定桿系統(tǒng)在擺 臂最外端的變形位移量fA ; 根據(jù)ANSYS仿真所得到的擺臂最外端的變形位移量fA，擺臂長度I1，擺臂懸置安裝位置 到最外端的距離A I1，穩(wěn)定桿的懸置距離L。，在擺臂的懸置安裝位置處所施加的載荷F，及 步驟（3)中的①步驟計(jì)算得到的橡膠襯套徑向剛度kx，利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移的 幾何關(guān)系，對(duì)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗(yàn)算值，進(jìn)行 計(jì)算，即
將該非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證值& ?與設(shè)計(jì)要求值 進(jìn)行比較，從而對(duì)本發(fā)明所提供的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管內(nèi)徑的設(shè)計(jì)方 法及參數(shù)設(shè)計(jì)值進(jìn)行驗(yàn)證。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104361175SQ201410665450
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】周長城, 周超 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)