悬架稳定杆橡胶衬套长度的设计方法
【专利摘要】本发明涉及悬架稳定杆橡胶衬套长度的设计方法，属于车辆悬架【技术领域】。先前国内、外对橡胶衬套长度一直未能给出可靠的解析设计方法。本发明其特征在于：根据车辆的轮距，稳定杆系统的侧倾角刚度设计要求值，稳定杆端部变形系数Gw，橡胶衬套的径向刚度表达式Kx，建立了悬架稳定杆橡胶衬套长度的优化设计数学模型，利用Matlab程序便可得到橡胶衬套长度的优化设计值。利用该方法可得到准确、可靠的橡胶衬套长度优化设计值，即在不增加设计及生产成本的前提下，仅通过对橡胶衬套长度的优化设计，便可使稳定杆系统达到侧倾角刚度的设计要求；同时，利用该方法可降低设计及试验费用，提高车辆悬架设计水平，提高车辆行驶平顺性和操纵安全性。
【专利说明】悬架稳定杆橡胶衬套长度的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆悬架稳定杆，特别是悬架稳定杆橡胶衬套长度的设计方法。
【背景技术】
[0002]横向稳定杆是车辆悬架系统的重要组成部件之一，在车辆转向行驶时以防止车身发生过大的侧倾及侧倾角振动。在车辆悬架系统中加设横向稳定杆可以减少这种横向侧倾，若车辆前、后悬架侧倾角刚度分配设计不当，将会影响车辆的转向特性，一般前悬架系统的侧倾角刚度大于后悬架系统的侧倾角刚度。悬架系统的侧倾角刚度不仅受稳定杆的结构、直径大小的影响，同时还受橡胶衬套的长度、内圆半径、外圆半径、材料特性及安装位移等因素的影响。然而，由于受橡胶衬套径向变形和稳定杆端部垂向位移变形解析计算理论及相互耦合影响等关键问题的制约，对于稳定杆直径及橡胶衬套长度的设计，目前国内、夕卜一直未能给出可靠的解析设计方法。目前国内、外学者大都是利用仿真分析软件，对横向稳定杆系统变形及刚度进行数值仿真分析，但是，利用仿真分析软件，只能对给定结构和载荷情况下的稳定杆系统变形及刚度进行仿真验证，无解析计算式，不能满足稳定杆系统解析设计及现代化CAD设计的要求。
[0003]随着车辆行业的快速发展及行驶速度的提高，对悬架稳定杆系统的设计提出了更高的设计要求。如何在给定稳定杆的结构、直径和材料特性，及橡胶衬套的材料特性、内圆半径、外圆半径和两橡胶衬套安装位置不变的情况下，即在不增加设计及生产成本的前提下，仅通过对橡胶衬套长度的优化设计，便可使稳定杆系统达到侧倾角刚度的设计要求，是目前企业迫切需要解决的技术问题。因此，必须建立一种精确、可靠的悬架稳定杆橡胶衬套长度的设计方法，提高车辆悬架设计水平，在不增加生产成本的前提下，通过稳定杆橡胶衬套长度的优化设计，使得稳定杆系统达到侧倾角刚度的设计要求，提高车辆行驶平顺性和安全性。
【发明内容】
[0004]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、可靠的车辆悬架横向稳定杆刚度的设计方法，其设计流程图如图1所示，悬架稳定杆系统的结构示意图，如图2所示。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所提供的悬架稳定杆橡胶衬套长度的设计方法，其特征在于采用以下步骤:
[0006](I)计算稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw:
[0007]根据横向稳定杆的总长度I。,臂长I1,过渡圆弧半径R,过渡圆弧的圆心角Θ，材料弹性模量E和泊松比μ，及两橡胶衬套之间的安装距离Itl，对稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw进行计算，SP:
「00081 G -Gi+G2+G3+G4+Gs+G6
■■琢W-1
【权利要求】
1.悬架稳定杆橡胶衬套长度的设计方法，其具体步骤如下: (1)计算稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw: 根据横向稳定杆的总长度1。，臂长I1，过渡圆弧半径R，过渡圆弧的圆心角Θ，材料弹性模量E和泊松比μ，及两橡胶衬套之间的安装距离Itl，对稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw进行计算，即::g,+g;+g3+g4 + g5+c,
(2)建立橡胶衬套径向线刚度Kx的表达式: 以橡胶衬套长度L作为待设计参变量，根据稳定杆的直径d，橡胶衬套的内圆半径ra，外圆半径rb，弹性模量Ex，泊松比μ x，建立橡胶衬套径向线刚度Kx的计算表达式，SP
其中，Kx(L)是关于橡胶衬套长度L的表达式；
1(1，aa)，K(l，aa) ；I(0, aa)，K(0，a a)； (3)橡胶衬套长度L设计数学模型的建立及设计计算: 根据车辆前桥或后桥的轮距B，稳定杆的直径d，总长度1。，两橡胶衬套之间的安装距离Ici,稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求值步骤(1)中计算所得到的稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw，及步骤(2)中所建立的橡胶衬套径向线刚度的表达式Kx(L),建立橡胶衬套长度L的优化设计数学模型，即:
利用Matlab计算程序，求解上述数学模型，便可得到在稳定杆的结构、橡胶衬套的内圆半径ra、外圆半径rb及安装位置都不变的情况下，满足稳定杆系统侧倾角刚度设计要求的橡胶衬套长度L的优化设计值。
【文档编号】G06F17/50GK104200043SQ201410476381
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】周长城, 提艳, 张云山, 宋群, 潘礼军, 程正午 申请人:山东理工大学