[发明专利]同轴式驾驶室稳定杆摆臂长度的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆驾驶室悬置，特别是同轴式驾驶室稳定杆摆臂长度的设计方法。

背景技术

驾驶室稳定杆系统的摆臂长度，对驾驶室悬置系统的侧倾角刚度具有重要影响，并且影响车辆的行驶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系统的摆臂长度设计，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，用在0.75～0.85区间的一个折算系数，对同轴式稳定杆系统的摆臂长度进行近似设计，因此，难以得到准确可靠的同轴式驾驶室稳定杆系统的摆臂长度设计值。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，不能满足解析设计，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摆臂长度的设计方法，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，提高车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、可靠的同轴式驾驶室稳定杆摆臂长度的设计方法，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所示。

为解决上述技术问题，本发明所提供的同轴式驾驶室稳定杆摆臂长度的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：

(1)驾驶室稳定杆系统侧倾线刚度K_ws设计要求值的计算：

根据稳定杆的悬置距离L_c，及稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求值对驾驶室稳定杆系统的侧倾线刚度K_ws的设计要求值进行计算，即

(2)驾驶室稳定杆橡胶衬套径向刚度K_x的解析计算：

根据橡胶套的内圆半径r_a，外圆半径r_b，长度L_x，弹性模量E_x，泊松比μ_x，对驾驶室稳定杆橡胶衬套的径向刚度K_x进行计算，即

其中，

Bessel修正函数I(0,αr_b)，K(0,αr_b)，I(1,αr_b)，K(1,αr_b)，

I(1,αr_a)，K(1,αr_a)，I(0,αr_a)，K(0,αr_a)；

(3)对同轴式驾驶室稳定杆系统的摆臂长度l₁进行设计：

根据扭管长度L_w，内径d，外径D，弹性模量E和泊松比μ，步骤(1)中计算所得到的K_ws，步骤(2)中计算得到的K_x，对同轴式驾驶室稳定杆系统的摆臂长度l₁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和材料特性参数及设计所得到的驾驶室稳定杆系统的摆臂长度l₁，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，从而对所提供的同轴式驾驶室稳定杆摆臂长度的设计方法进行验证。

本发明比现有技术具有的优点：