外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算方法
【專利摘要】本發(fā)明外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算方法，屬于駕駛室懸置技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明可根據(jù)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿及橡膠襯套的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，利用扭管的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形及載荷之間的關(guān)系，通過(guò)扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)，扭管的等效線剛度，橡膠襯套的徑向剛度和等效組合線剛度，對(duì)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度進(jìn)行驗(yàn)算。通過(guò)實(shí)例計(jì)算及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)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算值，為外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了可靠的剛度驗(yàn)算方法，并且為CAD軟件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。
【專利說(shuō)明】
外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算方法
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)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛 度的驗(yàn)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)，不僅能夠提供一定的側(cè)傾角剛度降低駕駛室 的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還因扭管外偏置具有一定的俯仰剛度，能夠有效降低駕駛室的俯仰運(yùn)動(dòng)， 因而在駕駛室懸置中得到廣泛應(yīng)用。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(wèn)題的制約，其分析計(jì)算過(guò)程非常復(fù)雜，因此，一直未能給出可靠的剛度計(jì)算方 法，通常只能將橡膠襯套變形及扭管外偏置對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的影響，用在〇. 7~0.85范圍 內(nèi)的一個(gè)折算系數(shù)，對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的剛度進(jìn)行近似估算，難以得到準(zhǔn)確可靠的計(jì)算值，不能 滿足駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)精確設(shè)計(jì)的要求。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的分析， 大都是利用ANSYS仿真軟件，通過(guò)實(shí)體建模對(duì)給定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形進(jìn)行仿真分析和 驗(yàn)證，盡管該方法可得到比較可靠的仿真數(shù)值，然而，由于不能提供精確的解析計(jì)算式，所 以不能滿足駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)解析設(shè)計(jì)及CAD軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的要求。隨著車輛行業(yè)的快速 發(fā)展及車輛行駛速度的不斷提高，對(duì)駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。因 此，為了滿足外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，必須解決穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的 計(jì)算問(wèn)題，建立一種精確、可靠的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算方 法，提高駕駛室穩(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)， 降低設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，加快產(chǎn)品開(kāi)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(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)便、 可靠的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算方法，其驗(yàn)算流程圖如圖1所 示。外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，其中，擺 臂1，懸置橡膠襯套2，扭轉(zhuǎn)橡膠襯套3，扭管4;其中，扭管4與扭轉(zhuǎn)橡膠襯套3不同軸，扭管4的 外偏置量為T;左右兩個(gè)擺臂1看作為剛體，他們之間的距離即穩(wěn)定桿的懸置距離為U;懸置 橡膠襯套2與扭轉(zhuǎn)橡膠襯套3之間的距離，即擺臂長(zhǎng)度為I 1;擺臂的懸置安裝位置C到最外端 A之間的距離為Δ I1;扭管4的長(zhǎng)度為1^，內(nèi)徑d，外徑D，彈性模量E，泊松比μ。懸置橡膠襯套2 和扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的結(jié)構(gòu)和材料特性完全相同，如圖3所示，包括：內(nèi)圓套筒5,橡膠套6,外圓 套筒7，其中，橡膠套6的長(zhǎng)度L x，內(nèi)圓半徑^，外圓半徑rb，彈性模量Ex，泊松比μχ=0.47。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。根據(jù)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿及橡 膠襯套的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，對(duì)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度進(jìn) 行驗(yàn)算。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角 剛度的驗(yàn)算方法，其特征在于采用以下驗(yàn)算步驟：
[0005] (1)外偏置非同軸式穩(wěn)定桿的扭管在懸置安裝位置處的等效線性剛度系數(shù)Kt計(jì) 算：
[0006] 根據(jù)扭管長(zhǎng)度Lw，內(nèi)徑d，外徑D，彈性模量E和泊松比μ，擺臂長(zhǎng)度Ii，及扭管的外偏 置量Τ，對(duì)穩(wěn)定桿的扭管在懸置安裝位置處的等效線剛度系數(shù)Kt進(jìn)行計(jì)算，即
[0007]
[0008] (2)橡膠襯套徑向剛度kx的解析計(jì)算：
[0009] 根據(jù)橡膠套的內(nèi)圓半徑^，外圓半徑n，長(zhǎng)度Lx，彈性模量Ex和泊松比μχ，對(duì)穩(wěn)定桿 橡膠襯套的徑向剛度k x進(jìn)行計(jì)算，BP
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0018]
[0019]
[0020] Bessel修正函數(shù)1(0，arb)，K(0，arb)，I(I，arb)，K(I，arb)，
[0021] I(l,ara),K(l,ara) J(0,ara),K(0,ara)；
[0022] (3)外偏置非同軸式穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)％的計(jì)算：
[0023 ]根據(jù)扭管長(zhǎng)度Lw，泊松比μ，外偏置量T，及擺臂長(zhǎng)度I i，對(duì)扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù) %進(jìn)行計(jì)算，艮口
[0024]
[0025] (4)外偏置非同軸式穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度Kx的計(jì)算：
[0026] 根據(jù)步驟(2)中計(jì)算所得到的橡膠襯套的徑向剛度kx，及步驟(3)中計(jì)算得到的扭 轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)％，對(duì)穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度K x進(jìn)行計(jì)算，BP
[0027]
[0028] (5)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算：
[0029] ①根據(jù)步驟(4)中計(jì)算得到的橡膠襯套的等效組合線剛度Kx，步驟（1)中計(jì)算得到 的穩(wěn)定桿的扭管在懸置安裝位置處的等效線剛度Κτ，對(duì)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度K ws 進(jìn)行計(jì)算，即
[0030]
[0031] ②根據(jù)穩(wěn)定桿的懸置距離L。，①步驟中計(jì)算得到的駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛 度Kws，對(duì)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度&進(jìn)行驗(yàn)算，即
[0032]
[0033] (6)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證：
[0034] 根據(jù)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，利用ANSYS 有限元仿真軟件，建立仿真模型，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f A;
[0035] 根據(jù)仿真得到的擺臂最外端的變形位移量fA，擺臂長(zhǎng)度I1，擺臂的懸置安裝位置到 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 (2)中計(jì)算得到的橡膠襯套的徑向剛度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)傾線剛度和側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗(yàn)算值，進(jìn)行 計(jì)算，即
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]將該非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾線剛度和側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證值 Kws、（，與步驟(5)中計(jì)算得到的Kws、&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)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算方法進(jìn)行驗(yàn)證。
[0042]本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)
[0043]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(wèn)題的制約，其分析計(jì)算過(guò) 程非常復(fù)雜，因此，一直未能給出可靠的剛度計(jì)算方法，通常只能將橡膠襯套變形及扭管外 偏置對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的影響，用在0.7~0.85范圍內(nèi)的一個(gè)折算系數(shù)，對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的剛 度進(jìn)行近似估算。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的分析，大都是利用ANSYS仿真 軟件，通過(guò)實(shí)體建模對(duì)給定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形進(jìn)行仿真分析和驗(yàn)證，該方法盡管可得 到比較可靠的仿真數(shù)值，然而，由于不能提供精確的解析計(jì)算式，所以不能滿足穩(wěn)定桿系統(tǒng) 解析設(shè)計(jì)及CAD設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)的要求。
[0044] 本發(fā)明根據(jù)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，及扭管彎 曲變形和扭轉(zhuǎn)變形及載荷之間的關(guān)系，建立了扭管的等效線剛度和扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系 數(shù);通過(guò)橡膠襯套的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)及扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)，建立了橡膠襯 套的徑向剛度和等效組合線剛度。利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度與扭管的等效線剛度和橡 膠襯套的等效組合線剛度之間的關(guān)系，建立了外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線 剛度及側(cè)傾角剛度的計(jì)算方法。通過(guò)實(shí)例計(jì)算及ANSYS仿真驗(yàn)證可知，該方法可得到準(zhǔn)確可 靠的側(cè)傾線剛度及側(cè)傾角剛度的計(jì)算值，為外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提 供了可靠的剛度計(jì)算方法，并且為外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)CAD軟件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì) 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，提高車輛的行駛平順性和安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0045] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0046] 圖1是外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度驗(yàn)算的流程圖；
[0047] 圖2是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；
[0048]圖3是橡膠襯套的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖4是外偏置非同軸式穩(wěn)定桿變形及擺臂位移的幾何關(guān)系圖；
[0050] 圖5是實(shí)施例一的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度ANSYS驗(yàn)證的變形仿真 云圖；
[0051] 圖6是實(shí)施例二的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度ANSYS驗(yàn)證的變形仿真 云圖。 具體實(shí)施方案
[0052]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0053]實(shí)施例一:某外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的扭管外偏置量T = 30mm;左右兩 個(gè)擺臂之間的距離Lc=1550mm，即穩(wěn)定桿的懸置距離;懸置橡膠襯套與扭轉(zhuǎn)橡膠襯套之間 的距離，即擺臂長(zhǎng)度I 1 = SSOmm;擺臂的懸置安裝位置C到最外端A之間的距離為Al1 = 47 · 5mm;扭管的長(zhǎng)度Lw= 1500mm，內(nèi)徑d = 35mm，外徑D = 50mm，彈性模量E = 200GPa，泊松比μ =0.3。左右四個(gè)橡膠襯套的結(jié)構(gòu)和材料特性完全相同，其中，橡膠套的長(zhǎng)度Lx = 25mm，內(nèi)圓 半徑:ra = 19.5mm，外圓半徑rb = 34.5mm，彈性模量Ex = 7.84MPa，泊松比μχ = 0.47。根據(jù)上述 給定的穩(wěn)定桿及橡膠襯套的結(jié)構(gòu)和材料特性參數(shù)，對(duì)該外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng) 的側(cè)傾角剛度進(jìn)行驗(yàn)算，并在載荷F = 5000N情況下對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度進(jìn)行ANSYS 仿真驗(yàn)證。
[0054]本發(fā)明實(shí)例所提供的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算方法， 其驗(yàn)算流程如圖1所示，具體驗(yàn)算步驟如下：
[0055] (1)外偏置非同軸式穩(wěn)定桿的扭管在懸置安裝位置處的等效線性剛度系數(shù)Kt的計(jì) 算：
[0056] 根據(jù)扭管長(zhǎng)度Lw= 1500mm，外偏置量T = 30mm，內(nèi)徑d = 35mm，外徑D = 50，彈性模量 E = 200GPa和泊松比μ = 0.3,及擺臂長(zhǎng)度I1 = SSOmm,對(duì)外偏置非同軸式穩(wěn)定桿的扭管在懸 置安裝位置C處的等效線剛度Kt進(jìn)行計(jì)算，SP
[0057]
[0058] (2)橡膠襯套徑向剛度kx的解析計(jì)算：
[0059] 根據(jù)橡膠套的內(nèi)圓半徑ra = 19.5mm，外圓半徑rb = 34.5mm，長(zhǎng)度Lx = 25mm，彈性模 量Ex=7.84MPa和泊松比μχ = 0.47，對(duì)該穩(wěn)定桿橡膠襯套的徑向剛度kx進(jìn)行計(jì)算，即
[0070] Bessel修正函數(shù) 1(0，arb) = 5.4217 X 10-3，κ(0，αη) = 8.6369X10-6;
[0071] Ι(1，αη) = 5·1615Χ103，Κ(1，αη)=9·0322Χ10-6;
[0072] I(l,ara)=63.7756,K(l,ara) =0.0013,
[0073] I(0,ara)=69.8524,K(0,ara) =0.0012；
[0074] (3)外偏置非同軸式穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)％的計(jì)算：
[0075] 根據(jù)扭管長(zhǎng)度Lw= 1500mm，泊松比μ = 0.3,外偏置量T = 30mm，及擺臂長(zhǎng)度I1 = 380mm，對(duì)外偏置非同軸式穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)％進(jìn)行計(jì)算，BP
[0076]
[0077] (4)外偏置非冋雅式椋足什稼股柯套的等效組合線剛度Kx的計(jì)算：
[0078] 根據(jù)步驟(2)中計(jì)算所得到的kx=2.1113Xl 06N/m，及步驟(3)中計(jì)算得到的HF = 0.5808,對(duì)外偏置非同軸式穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度Kx進(jìn)行計(jì)算，即
[0079]
[0080] (5)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算：
[0081 ] ①根據(jù)步驟（4)中計(jì)算得到的Kx = 1.823 X 106N/m，步驟（1)中計(jì)算得到的Kt = 2.84488 X IO5NAi，對(duì)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度Kws進(jìn)行計(jì)算，即
[0082]
[0083] ②根據(jù)穩(wěn)定桿的懸
置距離Lc= 1550mm，①步驟中計(jì)算得到的Kws = 2.46086 X IO5N/ m，對(duì)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度夂,進(jìn)行驗(yàn)算，即
[0084]
[0085] (6)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證：
[0086] 根據(jù)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，利用ANSYS 有限元仿真軟件，建立仿真模型，劃分網(wǎng)格，并在擺臂的懸置安裝位置C處施加載荷F = 5000N，對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行ANSYS仿真，所得到的變形仿真云圖，如圖5所示，其中，擺 臂最外端A處的變形位移量f A為
[0087] fA= 19.984mm；
[0088] 根據(jù)仿真得到的擺臂最外端A處的變形位移量fA= 19.984mm，擺臂長(zhǎng)度li = 380mm， 擺臂的懸置安裝位置C到最外端A的距離Δ 1: = 47.5mm，穩(wěn)定桿的懸置距離L。= 1550mm，在擺 臂懸置安裝位置C處所施加的載荷F = 5000N，及步驟(2)中計(jì)算得到的kx = 2.1113X106N/m， 利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移的幾何關(guān)系，如圖4所示，對(duì)該外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定 桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度K ws和側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證值，進(jìn)行計(jì)算，即
[0089]
[0090]
[0091]
[0092]
[0093]
[0094] 可知：該非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾線剛度和側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證 值Kws = 2 · 4836 X 105N/m、心=5.2071xl03N.ffl/(。),與步驟（5)中的計(jì)算值K ws = 2 · 46086 X 10力/111、/<,，5.丨5939677><10:>?^11/(。).相吻合，相對(duì)偏差分別為0.916%、0.916%，表明本發(fā)明 所提供的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算方法是正確性，側(cè)傾角剛度 驗(yàn)算值是準(zhǔn)確可靠的。
[0095] 實(shí)施例二:某外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式與實(shí)施例一的相同， 其中，扭管的外偏置距離T = 30mm;左右兩個(gè)擺臂之間的距離U = 1400mm，即穩(wěn)定桿的懸置 距離;懸置橡膠襯套與扭轉(zhuǎn)橡膠襯套之間的距離，即擺臂長(zhǎng)度1: = 35(?!!!;擺臂的懸置安裝 位置C到最外端A的距離Δ 1^ = 52.5111111;扭管的長(zhǎng)度Lw=1000mm，內(nèi)徑d = 42mm，外徑D = 50mm。 左右四個(gè)橡膠襯套的結(jié)構(gòu)都完全相同，其中，橡膠套的長(zhǎng)度Lx = 40mm，內(nèi)圓半徑ra = 22.5mm， 外圓半徑η = 37.5mm。穩(wěn)定桿的材料特性及橡膠襯套的材料特性，與實(shí)施例一的相同，即扭 管的彈性模量E = 200GPa，泊松比μ = 0.3;橡膠套的彈性模量Ex = 7.84MPa，泊松比μχ=0.47。 根據(jù)上述給定的穩(wěn)定桿及橡膠襯套的結(jié)構(gòu)和材料特性參數(shù)，對(duì)該外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn) 定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度進(jìn)行驗(yàn)算，并在載荷F = 5000N情況下對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度進(jìn) 行ANS YS仿真驗(yàn)證。
[0096] 采用與實(shí)施例一相同的步驟，對(duì)該外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛 度進(jìn)行驗(yàn)算，即：
[0097] (1)外偏置非同軸式穩(wěn)定桿的扭管在懸置安裝位置處的等效線剛度Kt的計(jì)算：
[0098] 根據(jù)扭管長(zhǎng)度Lw= 1400mm，外偏置量T = 30mm，內(nèi)徑d = 42mm，外徑D = 50，彈性模量 E = 200GPa和泊松比μ = 0.3，及擺臂長(zhǎng)度I! = 350mm，對(duì)穩(wěn)定桿的扭管在懸置安裝位置C處的 等效線剛度Kt進(jìn)行計(jì)算，BP
[0099]
[0100] (2)橡膠襯套徑向剛度kx的解析計(jì)算：
[0101 ] 根據(jù)橡膠套的內(nèi)圓半徑ra = 22.5mm，外圓半徑rb = 37.5mm，長(zhǎng)度Lx = 40mm，彈性模 量Ex=7.84MPa和泊松比μχ = 0.47，對(duì)該駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套的徑向剛度kx進(jìn)行計(jì)算，BP
[0102]
[0103]
[0104]
[0105]
[0106]
[0107]
[0108]
[0109]
[0110]
[0111]
[0112] Bessel 修正函數(shù) Ι(0，αη) = 214·9082，Κ(0，αη) = 3·2117Χ10-4;
[0113] Ι(1，αη) = 199·5091，Κ(1，αη) = 3·4261Χ10-4;
[0114] I(I，ara) = 13 ·5072，Κ(I，ara) =0·0083，
[0115] I(0,ara) = 15.4196,K(0,ara) =0.0075；
[0116] (3)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)％的計(jì)算：
[0117] 根據(jù)扭管長(zhǎng)度Lw= 1000mm，泊松比μ = 0.3,外偏置量T = 30mm，及擺臂長(zhǎng)度I1 = 350mm，對(duì)外偏置非同軸式穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)％進(jìn)行計(jì)算，BP
[0118]
[0119] (4)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：
[0? 20] 根據(jù)步驟(2)中計(jì)算所得到的kx = 4.2085 X 106N/m，及步驟(3)中計(jì)算得到的HF = 0.3276，對(duì)該穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度1進(jìn)行計(jì)算，即
[0121]
[0122] (5)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度I,的驗(yàn)算：
[0123] ①根據(jù)步驟（4)中計(jì)算得到的Kx = 3.2825 X 106N/m，步驟（1)中計(jì)算得到的Kt = 3.28257 X 105N/m，對(duì)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度Kws進(jìn)行計(jì)算，即
[0124]
[0125] ②根據(jù)穩(wěn)定桿的懸置距離Lc= 1400mm，①步驟中計(jì)算得到的Kws = 2.98415 X IO5N/ m，對(duì)該駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度進(jìn)行驗(yàn)算，即
[0126]
[0127] (6)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證：
[0128] 根據(jù)該外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，利用 ANSYS有限元仿真軟件，建立仿真模型，劃分網(wǎng)格，并在擺臂的懸置安裝位置C處施加載荷F = 5000Ν，對(duì)穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行ANSYS仿真，所得到的變形仿真云圖，如圖6所示，其中， 擺臂最外端A處的變形位移量f A為
[0129] fA= 17 · 881mm;
[0130] 根據(jù)ANSYS仿真所得到的擺臂最外端A處的變形位移量fA=17.881mm，擺臂長(zhǎng)度I1 = 350mm，擺臂的懸置安裝位置C到最外端A的距離Δ 11 = 52.51111]1，懸置距離]^。=140〇1111]1，在擺 臂懸置安裝位置C處所施加的載荷F = 5000N，及步驟(2)中計(jì)算得到的kx = 4.2085 X 106N/m， 利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移的幾何關(guān)系，如圖4所示，對(duì)該外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定 桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度K ws和側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證值，進(jìn)行計(jì)算，即
[0131]
[0132]
[0133]
[0134]
[0135]
[0136] 可知：該非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾線剛度和側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證 值Kws = 2 · 987 X 105N/m、/( =5.10977x 10''N.m/(。),與步驟（5)中的計(jì)算值Kws = 2 · 98415 X 105Ν/πι、&=5α〇416x I相吻合，相對(duì)偏差分別為0.954%、0.109% ;表明該發(fā)明所 提供的外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算方法是正確的，側(cè)傾角剛度的 驗(yàn)算值是準(zhǔn)確可靠的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算方法，其中，外偏置非同軸式 駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)左右對(duì)稱，扭管的外偏置量為T，內(nèi)徑d，外徑D，長(zhǎng)度為L(zhǎng)w，彈性模量E和泊 松比y;左右兩擺臂看作為剛體，擺臂長(zhǎng)度為1 1;橡膠套的內(nèi)圓半徑ra，外圓半徑n，長(zhǎng)度Lx， 彈性模量匕和泊松比y x;懸架安裝位置的左右兩個(gè)橡膠套的間距為L(zhǎng)c;在外偏置非同軸式駕 駛室穩(wěn)定桿及橡膠套的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料特性參數(shù)給定情況下，對(duì)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn) 定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度進(jìn)行驗(yàn)算，其特征在于采用以下驗(yàn)算步驟： (1) 外偏置非同軸式穩(wěn)定桿的扭管在懸置安裝位置處的等效線性剛度系數(shù)Kt計(jì)算： 根據(jù)扭管長(zhǎng)度Lw，內(nèi)徑d，外徑D，彈性模量E和泊松比y，擺臂長(zhǎng)度li，及扭管的外偏置量 T，對(duì)穩(wěn)定桿的扭管在懸置安裝位置處的等效線剛度系數(shù)Kt進(jìn)行計(jì)算，即(2) 橡膠襯套徑向剛度kx的解析計(jì)算： 根據(jù)橡膠套的內(nèi)圓半徑^，外圓半徑n，長(zhǎng)度Lx，彈性模量Ex和泊松比yx，對(duì)穩(wěn)定桿橡膠 襯套的徑向剛度kx進(jìn)行計(jì)算，SPBessel修正函數(shù)1(0，arb)，K(0，arb)，1(1，arb)，K(1，arb)，1(1，ara)，K(1，ar a)，I(0，a ra) ,K(0,ara)； (3) 外偏置非同軸式穩(wěn)定桿的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)％的計(jì)算： 根據(jù)扭管長(zhǎng)度Lw，泊松比y，外偏置量T，及擺臂長(zhǎng)度h，對(duì)扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)％進(jìn) 行計(jì)算，即(4) 外偏置非同軸式穩(wěn)定桿橡膠襯套的等效組合線剛度Kx的計(jì)算： 根據(jù)步驟(2)中計(jì)算所得到的橡膠襯套的徑向剛度kx，及步驟(3)中計(jì)算得到的扭轉(zhuǎn)橡 膠襯套的載荷系數(shù)％，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(5) 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算： ① 根據(jù)步驟(4)中計(jì)算得到的橡膠襯套的等效組合線剛度Kx，步驟（1)中計(jì)算得到的穩(wěn) 定桿的扭管在懸置安裝位置處的等效線剛度Kt，對(duì)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度K ws進(jìn)行 計(jì)算，即② 根據(jù)穩(wěn)定桿的懸置距離L。，①步驟中計(jì)算得到的駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾線剛度 Kws，對(duì)駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的側(cè)傾角剛度進(jìn)行驗(yàn)算，即(6) 外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證： 根據(jù)外偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料特性參數(shù)，利用ANSYS有限 元仿真軟件，建立仿真模型，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f A; 根據(jù)仿真得到的擺臂最外端的變形位移量fA，擺臂長(zhǎng)度li，擺臂的懸置安裝位置到最外 端的距離Ah，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(2) 中計(jì)算得到的橡膠襯套的徑向剛度k x，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)傾線剛度和側(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)傾線剛度和側(cè)傾角剛度的ANSYS仿真驗(yàn)證值Kws、'， 與步驟(5)中計(jì)算得到的KWS、XP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)定桿系統(tǒng)側(cè)傾角剛度的驗(yàn)算方法進(jìn)行驗(yàn)證。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK106055821SQ201610411558
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】周長(zhǎng)城, 趙光福, 于曰偉, 趙雷雷, 初振美, 劉燦昌, 汪曉, 邵明磊
【申請(qǐng)人】山東理工大學(xué)