內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形計算方法
【專利摘要】本發(fā)明內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形計算方法，屬于車輛駕駛室懸置技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明可根據(jù)內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和材料特性參數(shù)及所承受載荷，通過橡膠襯套徑向剛度Kx、穩(wěn)定桿的變形系數(shù)Gw及扭管橡膠襯套的載荷系數(shù)，對內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行計算。通過實例及ANSYS仿真驗證可知，利用該方法可得到準(zhǔn)確可靠的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形計算值，為內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)設(shè)計及CAD軟件的開發(fā)，奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，不僅可提高產(chǎn)品的設(shè)計水平，提高車輛行駛的平順性和安全性；同時，還可降低設(shè)計及試驗費(fèi)用，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
【專利說明】
內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形計算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及車輛駕駛室懸置，特別是內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形計 算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在實際駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)設(shè)計中，考慮到結(jié)構(gòu)和性能，有時會采用內(nèi)偏置 非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿，即穩(wěn)定桿的扭管與扭轉(zhuǎn)橡膠襯套不同軸。這樣在穩(wěn)定桿系統(tǒng)工作 時，扭管不僅受到扭轉(zhuǎn)變形，而且還將受到彎曲變形。因此，內(nèi)偏置非同軸穩(wěn)定桿系統(tǒng)不僅 為駕駛室提供側(cè)傾剛度，減小駕駛室的側(cè)傾運(yùn)動，而且還會提供一定的浮仰剛度，降低駕駛 室的浮仰運(yùn)動。然而，由于受橡膠襯套變形解析計算、扭管的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形相互耦合 等關(guān)鍵問題的制約，對于內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形的計算，一直未能給出可 靠的解析計算方法。一般情況下只是將橡膠襯套及扭管內(nèi)偏置量對穩(wěn)定桿系統(tǒng)剛度的影 響，用一個折算系數(shù)，對穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形進(jìn)行近似估算。目前，國內(nèi)外對于駕駛室穩(wěn)定桿系 統(tǒng)變形的計算，大都是利用ANSYS仿真軟件，通過實體建模對穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行仿真分 析和驗證，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算 式，因此不能滿足駕駛室穩(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，對駕駛室懸置及穩(wěn)定桿系統(tǒng)設(shè)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，為了滿足內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設(shè) 計要求，必須解決內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形解析計算問題，建立一種精確、 可靠的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形計算方法，提高駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設(shè)計 水平和質(zhì)量，提高車輛行駛平順性和安全性，在減小駕駛室側(cè)傾運(yùn)動的同時，還可有效降低 浮仰運(yùn)動；同時，還可降低設(shè)計及試驗費(fèi)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(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、 可靠的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形計算方法，其計算流程圖如圖1所示。內(nèi)偏 置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)左右對稱，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，包含: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，扭管的內(nèi)偏置量 T;左右兩個擺臂1之間的距離U，即穩(wěn)定桿的懸置距離;懸置橡膠襯套2與扭轉(zhuǎn)橡膠襯套3之 間的間距，即擺臂長度1 1;擺臂的懸置位置C到最外端A之間的距離為Al1;扭管4的長度Lw， 內(nèi)徑d，外徑D，彈性模量E，泊松比μ。左右兩個懸置橡膠襯套2和扭轉(zhuǎn)橡襯套3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，內(nèi)圓套筒5的內(nèi)徑 d x，壁厚δ;橡膠套6的長度Lx，橡膠套的內(nèi)圓半徑ra，外圓半徑rb，彈性模量E X，泊松&μχ。內(nèi)偏 置非同軸式穩(wěn)定桿變形及擺臂位移的幾何關(guān)系，如圖4所示。在內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿和橡 膠套的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料特性參數(shù)及所承受載荷給定情況下，對內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定 桿系統(tǒng)變形進(jìn)行計算。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形 計算方法，其特征在于采用以下計算步驟：
[0005] (1)內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿在懸置位置處的變形系數(shù)Gw計算：
[0006] 根據(jù)扭管的長度Lw，內(nèi)徑d，外徑D，彈性模量E和泊松比μ，擺臂長度I i，及扭管的內(nèi) 偏置量T，對穩(wěn)定桿在懸詈位詈處的變形系數(shù)Gw進(jìn)行計算，即
[0007]
[0008] (2)橡膠襯套的徑向剛度Kx的計算：
[0009] 根據(jù)橡膠套的內(nèi)圓半徑^，外圓半徑n，，長度Lx，彈性模量Ex和泊松比μχ，對駕駛室 穩(wěn)定桿橡膠襯套的徑向剛度K x進(jìn)行計算，BP
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[0022] (3)扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)fr計算：
[0023] 根據(jù)扭管的長度Lw，泊松比μ，內(nèi)偏置量T，及擺臂長度I1，對扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系 數(shù)fr進(jìn)行計算，即
[0024]
[0025] (4)內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移量的計算：
[0026] I擺臂懸置位置的變形位移量fc的計算
[0027] 根據(jù)在穩(wěn)定桿擺臂懸置位置處所施加的載荷F，擺臂長度I1，扭管的外徑D，內(nèi)偏置 量T，步驟(1)中計算得到的穩(wěn)定桿在懸置位置處的變形系數(shù)G w，步驟(2)中計算得到的橡膠 襯套的徑向剛度κχ，步驟(3)中計算得到的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)fr，通過疊加原理對穩(wěn) 定桿擺臂懸置位置處的變形位移量fe進(jìn)行計算，即
[0028]
[0029 ] II內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形位移量f ws的計算
[0030] 根據(jù)在擺臂的懸置位置處所施加載荷F，步驟(2)中計算得到的橡膠襯套的徑向剛 度Kx，及I步驟中計算得到的擺臂懸置位置處的變形位移量f c，對穩(wěn)定桿懸置橡膠襯套的變 形位移量,即對駕#室穩(wěn)宙桿系統(tǒng)的變形位移量fws進(jìn)行計算，即
[0031]
[0032] III內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿擺臂最外端處的變形位移量fA的計算
[0033] 根據(jù)擺臂長度I1，擺臂的懸置位置到最外端的距離Al1，及I步驟中計算得到的擺 臂的懸置位置處的變形位移量&，利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)及擺臂變形位移量的幾何關(guān)系，對內(nèi)偏 置非同軸式穩(wěn)定桿擺臂最外端處的變形位移量f A進(jìn)行計算，BP:
[0034]
[0035] (5)內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形計算的ANSYS仿真驗證：
[0036] 根據(jù)內(nèi)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，并在擺臂的懸置位置施加與步驟(4)的I步驟中 的相同載荷F，對內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行ANSYS仿真，得擺臂最外端 的最大變形位移量的ANSYS仿真驗證值f A;
[0037] 將穩(wěn)定桿系統(tǒng)在擺臂最外端的最大變形位移量的ANSYS仿真驗證值fA，與步驟(4) 中所得到的計算值f A進(jìn)行比較，從而對本發(fā)明所提供的駕駛室橫向穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形的計算 方法的正確性進(jìn)行驗證。
[0038]本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)
[0039] 對于內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形計算，由于受橡膠襯套變形及彎管 彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形之間耦合的制約，一直未給出可靠的解析計算方法。通常將橡膠襯套 及扭管內(nèi)偏置量對穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形的影響用0.75~0.85的某一折算系數(shù)，對內(nèi)偏置非同軸 式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行近似估算。目前，對于駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)大都是利用仿真 軟件，通過建模仿真對穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形進(jìn)行分析計算，該方法盡管可得到比較可靠的變形 仿真數(shù)值，但不能提供變形解析計算式，因此，不能滿足駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)現(xiàn)代化CAD設(shè)計 軟件開發(fā)的要求。但是隨著車輛行業(yè)快速發(fā)展及車輛行駛速度不斷提高，對駕駛室懸置及 穩(wěn)定桿系統(tǒng)設(shè)計提出了更高的設(shè)計要求。
[0040] 本發(fā)明根據(jù)內(nèi)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)，通過扭管的扭轉(zhuǎn)變形與彎曲變形及載荷之間關(guān)系，建立了因扭管的內(nèi)偏置所引起的扭 轉(zhuǎn)橡膠襯套增加載荷及載荷系數(shù)fr;通過用橡膠襯套的徑向剛度K x、穩(wěn)定桿在懸置位置處的 變形系數(shù)Gw，利用變形疊加原理，對內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行解析計算。通過 實例計算及ANSYS仿真驗證可知，該方法可得到準(zhǔn)確可靠的變形計算值，為內(nèi)偏置非同軸式 駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的設(shè)計，提供了可靠的變形計算方法，并且為內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn) 定桿系統(tǒng)CAD軟件開發(fā)奠定了技術(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) 計水平和質(zhì)量，降低駕駛室側(cè)傾運(yùn)輸和浮仰運(yùn)動，提高車輛的行駛平順性和安全性。
【附圖說明】
[0041] 為了更好地理解本發(fā)明下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說明。
[0042] 圖1是內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形計算流程圖；
[0043] 圖2是內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖3是橡膠襯套的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖4是內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿變形及擺臂位移的幾何關(guān)系圖；
[0046] 圖5是實施例一的非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形的ANSYS仿真云圖；
[0047]圖6是實施例二的非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形的ANSYS仿真云圖。 具體實施方案
[0048] 下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0049] 實施例一:某內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)，扭管的內(nèi)偏置量T = 30mm;左右 兩個擺臂之間的距離Lc=1550mm，即穩(wěn)定桿的懸置距離;懸置橡膠襯套與扭轉(zhuǎn)的橡膠襯套 之間的間距，即擺臂長度I 1 = SSOmm;擺臂的懸置位置C到最外端A之間的距離為Δ I1 = 47 · 5mm;扭管的長度Lw= 1500mm，內(nèi)徑d = 35mm，外徑D = 50mm，彈性模量E = 200GPa，泊松比μ =0.3;左右兩個懸置橡膠襯套和扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的結(jié)構(gòu)和材料特性完全相同，橡膠套的長度 L x = 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 = 〇. 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)，及穩(wěn)定桿所承受載荷F = 5000Ν，對該內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行計算，并對在該載荷F = 5000Ν情 況下的變形進(jìn)行ANSYS仿真驗證。
[0050] 本發(fā)明實例所提供的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形計算方法，其計算 流程如圖1所示，具體計算步驟如下：
[0051] (1)內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿在懸置位置處的變形系數(shù)Gw的計算：
[0052] 根據(jù)扭管的長度Lw= 1500mm，內(nèi)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,及擺臂長度I1 = SSOmm,對穩(wěn)定桿在駕駛室懸置安裝位置處 的變形系數(shù)Gw進(jìn)行計算，SP
[0053]
[0054] (2)橡膠襯套的徑向剛度Kx的計算：
[0055] 根據(jù)橡膠套的內(nèi)圓半徑ra = 19.5mm，外圓半徑rb = 34.5mm，,長度Lx = 25mm，彈性模 量Ex=7.84MPa和泊松比μχ = 0.47，對該駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套的徑向剛度kx進(jìn)行計算，即
[0056]
[0057]
[0058]
[0059]
[0060]
[0061]
[0062]
[0063]
[0064]
[0065]
[0066] Bessel 修正函數(shù) Ι(0，αη) = 5·4217Χ10-3，Κ(0，αη) = 8·6369Χ10-6;
[0067] Ι(1，αη) = 5·1615Χ103，Κ(1，αη)=9·0322Χ10-6;
[0068] I(l,ara)=63.7756,K(l,ara) =0.0013,
[0069] I(0,ara)=69.8524,K(0,ara) =0.0012；
[0070] (3)扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)fr計算：
[0071] 根據(jù)扭管的長度Lw= 1500mm，泊松比μ = 0.3，內(nèi)偏置量T = 30mm，及擺臂長度1!= 380mm，對扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)fr進(jìn)行計算，BP
[0072]
[0073] (4)內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移量的計算：
[0074] I擺臂懸置位置C處的變形位移量的計算
[0075] 根據(jù)在擺臂的懸置位置C處所施加載荷F = 5000N，擺臂長度I1 = SSOmm,扭管的外 徑D = 50mm，內(nèi)偏置量T = 30mm，步驟（1)中計算得到的Gw= 1.60097 X 10-1VVN，步驟⑵中計 算得到的Kx = 2.1113X106N/m，及步驟(3)中計算得到的fr = 0.1456,對穩(wěn)定桿擺臂在駕駛 室懸置位置處的變形位移量fe進(jìn)行計算，即
[0076]
[0077] II內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形位移量fws的計算
[0078]根據(jù)在擺臂的懸置位置C處所施加的載荷F = 5000N，步驟(2)中計算得到的Kx = 2. 1113X 106N/m，及I步驟中計算得到的= 17.520mm，對穩(wěn)定桿的懸置橡膠襯套的變形位 移量，即對該駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形位移量fws進(jìn)行計算
[0079]
[0080] III內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿擺臂最外端處的變形位移量fA的計算
[0081] 根據(jù)擺臂長度I1 = SSOmm,擺臂的懸置位置C到最外端A的距離Δ ^ = 47.5^,及I步 驟中計算得到的fc = 17.1755mm，利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)及擺臂變形位移量的幾何關(guān)系，如圖4所 示，對該駕駛室穩(wěn)定桿擺臂最外端A處的變形位移量f A進(jìn)行計算，即：
[0082]
[0083] (5)內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形計算的ANSYS仿真驗證：
[0084] 根據(jù)該內(nèi)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，并在擺臂的懸置位置C處施加與步驟(4) 的I步驟中相同的載荷F = 5000N，對穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行ANSYS仿真，所得到該內(nèi)偏置非 同軸駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形仿真云圖，如圖5所示，其中，擺臂最外端A處的最大變形位移 量fA為
[0085] fA=19.811mm；
[0086] 可知:該駕駛室穩(wěn)定桿在擺臂最外端A處的最大變形位移量的ANSYS仿真驗證值fA =19.81Imm，與步驟(4)的III步驟中的計算值fa= 19.71Omm相吻合，相對偏差僅為0.51 % ; 表明本發(fā)明所提供的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室橫向穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形的計算方法是正確性，變 形計算值是準(zhǔn)確可靠的。
[0087] 實施例二:某內(nèi)偏置非同軸駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，與實施例一的相同，扭 管的內(nèi)偏置量T = 30mm;左右兩個擺臂之間的距離，即穩(wěn)定桿的懸置距離U = HOOmm;懸置 橡膠襯套與扭轉(zhuǎn)橡膠襯套之間的距離，即擺臂長度1: = 350!!!!!!;擺臂的懸置位置C到最外端A 的距離Δ Ii = 52.5mm;扭管的長度Lw= 1000mm，內(nèi)徑d = 42mm，外徑D = 50mm，彈性模量E = 200GPa，泊松比μ = 0.3。左右2個懸置橡膠襯套與扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的結(jié)構(gòu)都完全相同，其中，橡 膠套的長度Lx = 40mm，內(nèi)圓半徑ra = 22.5mm，外圓半徑rb = 37.5mm，彈性模量Εχ = 7.84MPa， 泊松比μχ = 〇. 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)，對在載荷F = 5000Ν情況下，該內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行計算，并進(jìn)行ANSYS仿真驗 證。
[0088] 采用與實施例一相同的步驟，對該內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿的變形進(jìn)行計 算，即：
[0089] (1)內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿在懸置位置處的變形系數(shù)Gw的計算：
[0090] 根據(jù)扭管的長度Lw=1000 mm,內(nèi)、外圓直徑之比kd = 0.84,彈性模量E = 200GPa和泊 松比μ = 〇.3,及擺臂長度I1 = SSOmm,對穩(wěn)定桿在懸置位置處的變形系數(shù)Gw進(jìn)行計算，即
[0091]
[0092] (2)橡膠襯套徑向剛度Kx的計算：
[0093 ] 根據(jù)橡膠套的內(nèi)圓半徑ra = 22.5mm，外圓半徑rb = 37.5mm，,長度Lx = 40mm，彈性模 量Ex=7.84MPa和泊松比μχ = 0.47，對該駕駛室穩(wěn)定桿橡膠襯套的徑向剛度Kx進(jìn)行計算，即
[0094]
[0095]
[0096]
[0097]
[0098]
[0099]
[0100]
[0101]
[0102]
[0103]
[0104] Bessel 修正函數(shù) Ι(0，αη) = 214·9082，Κ(0，αη) = 3·2117Χ10-4;
[0105] Ι(1，αη) = 199·5091，Κ(1，αη) = 3·4261Χ10-4;
[0106] I(l,ara) = 13.5072,K(l,ara) =0.0083,
[0107] I(0,ara) = 15.4196,K(0,ara) =0.0075；
[0108] (3)扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)fr計算：
[0109] 根據(jù)扭管的長度Lw = 1000 mm，泊松比μ = 0.3，內(nèi)偏置量T = 30mm，及擺臂長度1!= 350mm，對扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)fr進(jìn)行計算，BP
[0110]
[0111] (4)內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移量的計算：
[0112] I擺臂懸置位置的變形位移量fC的計算
[0113] 根據(jù)在擺臂的懸置位置C處所施加載荷F = 5000N，擺臂長度I1 = SSOmm,扭管的外 徑D = 50mm，內(nèi)偏置量T = 30mm，步驟（1)中計算得到的Gw= 1 · 3502 X 10-1VVN，步驟（2)中計 算得到的Kx = 4.2085 X 106N/m，及步驟(3)中計算得到的kF = 0.29952，對該穩(wěn)定桿在擺臂懸 置位置C處的變形位移量進(jìn)行計算，SP
[0114]
[0115] II內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形位移量fws的計算
[0116] 根據(jù)在擺臂的懸置位置C處所施加的載荷F = 5000N，步驟(2)中計算得到的Kx = 4.2085 X 106N/m，及I步驟中計算得到的fc= 15.3091mm，對駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形位移量 fws，進(jìn)行計筧，艮口
[0117]
[0118] III內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿擺臂最外端處的變形位移量fA的計算
[0119] 根據(jù)擺臂長度I1 = SSOmm,擺臂的懸置位置C到最外端A的距離Δ ^ = 52.5^,及I步 驟中計算得到的fc = 15.3091mm，利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)及擺臂變形位移量的幾何關(guān)系，如圖4所 示，對該內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿在擺臂最外端A處的最大變形位移量f a進(jìn)行計算，BP :
[0120]
[0121] (5)內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形計算的ANSYS仿真驗證：
[0122] 根據(jù)該內(nèi)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，并在擺臂的懸置位置C處施加與步驟(4) 中的相同的載荷F = 5000N，對該穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行ANSYS仿真，所得到變形仿真云圖， 如圖6所示，其中，穩(wěn)定桿系統(tǒng)在擺臂最外端A處的最大變形位移量f A為
[0123] fA= 17.637mm；
[0124] 可知:該穩(wěn)定桿系統(tǒng)的擺臂最外端A處的最大變形位移量的ANSYS仿真驗證值f A= 17.637mm，與步驟（4)中計算所得到的解析計算值fA= 17.605mm相吻合，相對偏差僅為 0.178%，表明本發(fā)明所提供的內(nèi)偏置非同軸式駕駛室橫向穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形的計算方法的 正確性，變形計算值是準(zhǔn)確可靠的。
【主權(quán)項】
1.內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形計算方法，內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)左右對稱，扭管與扭轉(zhuǎn)橡膠襯套非同軸，內(nèi)偏置量T;扭管的長度Lw，內(nèi)圓直徑d， 外圓直徑D，彈性模量E，泊松比y;懸置橡膠襯套與扭轉(zhuǎn)橡膠襯套之間的距離，即擺臂長度 1 1;橡膠套的內(nèi)圓半徑ra，外圓半徑n，，長度Lx，彈性模量Ex和泊松比y x;在內(nèi)偏置非同軸式 駕駛室穩(wěn)定桿和橡膠套的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料特性參數(shù)及所承受載荷給定情況下，對內(nèi)偏置非 同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行計算，其特征在于采用以下計算步驟： (1) 內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿在懸置位置處的變形系數(shù)Gw計算： 根據(jù)扭管的長度Lw，內(nèi)徑d，外徑D，彈性模量E和泊松比y，擺臂長度li，及扭管的內(nèi)偏置 量T，對穩(wěn)定桿在懸置位置處的變形系數(shù)Gw?行計算，即(2) 橡膠襯套的徑向剛度Kx的計算： 根據(jù)橡膠套的內(nèi)圓半徑^，外圓半徑n，，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(jìn)行計算，SPBessel修正函數(shù)1(0，arb)，K(0，arb)，1(1，arb)，K(1，arb)， 1(1，ara)，K(1，ara)，l(0，ara)，K(0，ar a); (3) 扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)fr計算： 根據(jù)扭管的長度Lw，泊松比y，內(nèi)偏置量T，及擺臂長度li，對扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)fr 進(jìn)行計算，即(4) 內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形及擺臂位移量的計算： I擺臂懸置位置的變形位移量的計算 根據(jù)在穩(wěn)定桿擺臂懸置位置處所施加的載荷F，擺臂長度li，扭管的外徑D，內(nèi)偏置量T， 步驟（1)中計算得到的穩(wěn)定桿在懸置位置處的變形系數(shù)Gw，步驟(2)中計算得到的橡膠襯套 的徑向剛度K x，步驟(3)中計算得到的扭轉(zhuǎn)橡膠襯套的載荷系數(shù)fr，通過疊加原理對穩(wěn)定桿 擺臂懸置位置處的變形位移量fe進(jìn)行計算，即II內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形位移量fws的計算 根據(jù)在擺臂的懸置位置處所施加載荷F，步驟(2)中計算得到的橡膠襯套的徑向剛度Kx， 及I步驟中計算得到的擺臂懸置位置處的變形位移量fC，對穩(wěn)定桿懸置橡膠襯套的變形位 移量，即對駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形位移量f ws進(jìn)行計算，即III內(nèi)偏置非同軸式穩(wěn)定桿擺臂最外端處的變形位移量fA的計算 根據(jù)擺臂長度h，擺臂的懸置位置到最外端的距離Ah，及I步驟中計算得到的擺臂的 懸置位置處的變形位移量&，利用穩(wěn)定桿系統(tǒng)及擺臂變形位移量的幾何關(guān)系，對內(nèi)偏置非 同軸式穩(wěn)定桿擺臂最外端處的變形位移量fA進(jìn)行計算，SP :(5) 內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形計算的ANSYS仿真驗證： 根據(jù)內(nèi)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，并在擺臂的懸置位置施加與步驟(4)的I步驟中的相 同載荷F，對內(nèi)偏置非同軸式駕駛室穩(wěn)定桿系統(tǒng)的變形進(jìn)行ANSYS仿真，得擺臂最外端的最 大變形位移量的ANSYS仿真驗證值f A; 將穩(wěn)定桿系統(tǒng)在擺臂最外端的最大變形位移量的ANSYS仿真驗證值fA，與步驟(4)中所 得到的計算值fA進(jìn)行比較，從而對本發(fā)明所提供的駕駛室橫向穩(wěn)定桿系統(tǒng)變形的計算方法 的正確性進(jìn)行驗證。
【文檔編號】G06F17/50GK106055800SQ201610389488
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】李紅艷, 周長城, 趙光福, 劉燦昌, 初振美, 袁光明
【申請人】周長城