[发明专利]外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆驾驶室悬置，特别是外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法。

背景技术

驾驶室稳定杆系统的悬置间距对侧倾角刚度具有重要影响，在驾驶室实际设计中，经常采用在保持稳定杆系统其它结构参数不变的情况下，通过对悬置间距进行调整设计，使驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度达到设计的要求。然而，由于外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统存有刚体、弹性体及柔性体的耦合，而且橡胶衬套的刚度计算非常复杂，同时，因扭管外偏置而使稳定杆系统还存有弯曲和扭转的耦合，致使驾驶室稳定杆系统的分析设计非常复杂、困难，因此，对于外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计，一直未能给出可靠的解析设计方法。目前，国内外对于驾驶室稳定杆系统的设计，大都是利用ANSYS仿真软件，通过实体建模对给定结构的驾驶室稳定杆系统的特性进行仿真验证，尽管该方法可得到比较可靠的仿真数值，然而由于ANSYS仿真分析只能对给定参数的稳定杆特性进行仿真验证，无法提供精确的解析设计式，不能实现解析设计，更不能满足驾驶室稳定杆系统CAD软件开发的要求。因此，必须建立一种精确、可靠的外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法，满足驾驶室悬置及稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求，在不增加产品成本的前提下，进一步提高产品设计水平、质量和性能，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。

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、可靠的外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法，其设计流程图如图1所示，外偏置非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；稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系图如图4所示。

为解决上述技术问题，本发明所提供的外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距的设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：

(1)外偏置非同轴式驾驶室扭管的等效线刚度K_T的计算：

根据扭管长度L_w，内径d，外径D，外偏置量T，弹性模量E和泊松比μ，及摆臂长度l₁，对稳定杆的扭管在驾驶室悬置安装位置处的等效线刚度K_T进行计算，即

(2)外偏置非同轴式驾驶室稳定杆的橡胶衬套的等效组合线刚度K_x的计算：

①外偏置非同轴式稳定杆系统的扭转橡胶衬套的载荷系数η_F的计算

根据扭管长度L_W，泊松比μ，外偏置量T，及摆臂长度l₁，对扭转橡胶衬的载荷系数η_F进行计算，即

②橡胶衬套的径向刚度k_x的计算

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和泊松比μ_x，对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外偏置非同轴式驾驶室稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度K_x的计算

根据①步骤中计算得到的扭转橡胶衬套的载荷系数η_F，及②步骤中计算得到的橡胶衬套的径向刚度k_x，对驾驶室稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度K_x进行计算，即

(3)外偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的悬置间距L_c的设计：