同軸式駕駛室穩(wěn)定桿直徑的設計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及同軸式駕駛室穩(wěn)定桿直徑的設計方法，屬于駕駛室懸置【技術領域】。本發(fā)明可根據(jù)駕駛室對穩(wěn)定桿系統(tǒng)側傾角剛度的設計要求，同軸式穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結構參數(shù)、扭管的內(nèi)外徑之比和材料特性參數(shù)，橡膠襯套的結構參數(shù)和材料特性參數(shù)，對同軸式駕駛室穩(wěn)定桿直徑進行解析設計。通過設計實例及仿真驗證可知，該方法可得到準確可靠的同軸式駕駛室穩(wěn)定桿直徑的設計值，為駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設計提供了可靠的設計方法，并且為CAD軟件開發(fā)奠定了可靠的技術基礎。利用該方法，不僅可提高同軸式駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設計水平和質量，提高車輛的行駛平順性和安全性；同時，還可降低設計及試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
【專利說明】同軸式駕駛室穩(wěn)定桿直徑的設計方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛駕駛室懸置，特別是同軸式駕駛室穩(wěn)定桿直徑的設計方法。

【背景技術】
[0002]全浮式駕駛室懸置系統(tǒng)，必須設置穩(wěn)定桿系統(tǒng)，以滿足車輛轉彎行駛時對駕駛室 側傾角剛度的設計要求，其中，駕駛室懸置系統(tǒng)的側傾角剛度，不僅與駕駛室懸置的結構、 彈簧剛度有關，而且還與穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度有關，即與駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭管的內(nèi)徑和外 徑的大小有關。然而，由于受橡膠襯套變形解析計算這一關鍵問題的制約，對于同軸式駕駛 室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭管直徑的設計，一直未能給出可靠的解析設計方法，只能將橡膠襯套對 穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的影響，用一個折算系數(shù)，對同軸式穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭管直徑進行近似設計， 難以得到準確可靠的同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭管內(nèi)徑和外徑的設計值。目前，國內(nèi)外 對于同軸式駕駛室穩(wěn)定桿直徑，大都是利用ANSYS仿真軟件，通過實體建模對給定結構的 同軸式穩(wěn)定桿系統(tǒng)的特性進行仿真驗證，盡管該方法可得到比較可靠的仿真數(shù)值，然而，該 方法由于不能提供精確的解析計算式，不能實現(xiàn)解析設計，更不能滿足同軸式駕駛室穩(wěn)定 桿系統(tǒng)CAD軟件開發(fā)的要求。隨著車輛行業(yè)快速發(fā)展及車輛行駛速度的不斷提高，對同軸 式駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)設計提出了更高的要求，車輛制造廠家迫切需要駕駛室穩(wěn)定桿 系統(tǒng)CAD軟件。因此，必須建立一種精確、可靠的同軸式駕駛室穩(wěn)定桿直徑的設計方法，滿 足駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)設計的要求，提高產(chǎn)品設計水平和質量，提高車輛行駛平順性 和安全性；同時，降低設計及試驗費用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種簡便、 可靠的同軸式駕駛室穩(wěn)定桿直徑的設計方法，其設計流程圖如圖1所示；同軸式駕駛室穩(wěn) 定桿系統(tǒng)的結構示意圖如圖2所示；穩(wěn)定桿橡膠襯套的結構示意圖如圖3所示。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明所提供的同軸式駕駛室穩(wěn)定桿直徑的設計方法，其 特征在于采用以下設計步驟： ~
[0005] (1)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側傾線剛度Kws設計要求值的計算：
[0006]根據(jù)穩(wěn)定桿的懸置距離L。，及穩(wěn)定桿系統(tǒng)側傾角剛度的設計所要求值，對駕 駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側傾線剛度Kws的設計要求值進行計算，即
[0007]

【權利要求】
1.同軸式駕駛室穩(wěn)定桿直徑的設計方法，其具體設計步驟如下： (1) 駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側傾線剛度Kws設計要求值的計算： 根據(jù)穩(wěn)定桿的懸置距離L。，及穩(wěn)定桿系統(tǒng)側傾角剛度的設計所要求值夂_，對駕駛室 穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側傾線剛度Kws的設計要求值進行計算，即
(2) 駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套徑向剛度Kx的解析計算： 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Ex和泊松比yx，對駕駛室穩(wěn) 定桿橡膠襯套的徑向剛度Kx進行計算，即
根據(jù)設計所得到的扭管的外徑D，及內(nèi)、外徑之比kd，對同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的扭管的 內(nèi)徑d進行設計，即 d=kdD； (4)同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的驗算及ANSYS仿真驗證： ① 根據(jù)擺臂長度I1，扭管的一半長度I2，彈性模型E和泊松比y，及步驟（3)中所得到 的扭管的內(nèi)徑d和外徑D，對穩(wěn)定桿的線剛度進行計算，即
根據(jù)計算得到的Kw，穩(wěn)定桿的懸置距離L。，步驟⑵中計算得到的Kx，對該穩(wěn)定桿系統(tǒng) 的線剛度Kws和側傾角剛度分別進行驗算，即
② 在擺臂懸置位置處施加載荷F，且在不考慮駕駛室懸置彈簧剛度的情況下，根據(jù)①步 驟中計算所得到的線剛度Kws，對擺臂在懸置位置處的變形位移fws。進行計算，即
根據(jù)穩(wěn)定桿的懸置距離L。，擺臂長度I1，及擺臂在懸置位置處到最外端處之間的距離AI1，利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移的幾何關系，計算得到： 擺臂在最外端處的變形位移
駕駛室的側傾角虔
駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側傾角剛度
③ 利用ANSYS有限元仿真軟件，根據(jù)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結構及材料特性參數(shù)，建立仿真模 型，劃分網(wǎng)格，并在擺臂的懸置位置處施加與②步驟相同的載荷F，對穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進 行ANSYS仿真，得到擺臂在最外端處的最大變形fwsA ; 根據(jù)ANSYS仿真所得到的擺臂最外端處的最大變形fwsA，擺臂長度I1，擺臂在懸置位置 處到最外端處之間的距離AI1，及穩(wěn)定桿的懸置距離L。，利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移 的幾何關系，計算得到： 擺臂在懸置位置處的變形位移
?1--1 駕駛室的側傾角度
駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側傾角剛違
④將②步驟中計算得到的fws。、fWSA、0和夂^的值，與③步驟仿真計算所得到的fws。、fWSA、P和夂_值進行比較，從而對本發(fā)明所提供的同軸式駕駛室穩(wěn)定桿直徑的設計方法的 準確性及參數(shù)設計值的可靠性進行驗證。
【文檔編號】G06F17/50GK104268357SQ201410567390
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權日:2014年10月23日
【發(fā)明者】周長城, 于曰偉 申請人:山東理工大學