[发明专利]悬架稳定杆橡胶衬套厚度的设计方法

摘要

本发明涉及悬架稳定杆橡胶衬套厚度的设计方法，属于车辆悬架技术领域。先前国内、外一直未能给出可靠的橡胶衬套厚度设计方法。本发明其特征在于：根据稳定杆系统的侧倾角刚度设计要求值，车辆的轮距，稳定杆的结构和材料特性参数，及橡胶衬套的其它结构参数和材料特性参数、安装位置，建立了橡胶衬套厚度h的优化设计数学模型，利用Matlab程序便可得到准确、可靠的橡胶衬套厚度h的优化设计值。利用该方法可在其他参数不变的情况下，仅通过橡胶衬套厚度的优化设计，便可达到稳定杆侧倾角刚度的设计要求，提高悬架及稳定杆的设计水平，提高车辆行驶平顺性和安全性；同时，利用该方法还可降低设计和试验费用及生产成本，提高企业经济效益。

主权项

悬架稳定杆橡胶衬套厚度的设计方法，其具体设计步骤如下：(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lc，臂长l1，两个橡胶衬套之间的安装距离l0过渡圆弧半径R，过渡圆弧的圆心角θ，材料弹性模型E和泊松比μ，对稳定杆端部的垂向位移变形系数Gw进行计算，即：b2(h)=-(ra+h)((ra+h)2+3ra2)[I(1,αhb)K(0,αa)+K(1,αhb)I(0,αa)],]]>式中，G1=64l133,G2=-64[(l1cosθ+Rsinθ)3+18(l0-lc)3]3,]]>G3=64R[12l12(θ+sin2θ2)+12R2(θ-sin2θ2)+l1Rsin2θ],G4=8l0(l0-lc)23,]]>G5=64R(μ+1)[R2(3θ2+sin2θ4-2sinθ)+12l12(θ-sin2θ2)+4l1Rsin4θ2],]]>G6＝‑32(μ+1)[R(cosθ‑1)‑l1sinθ]2[2l1cosθ‑lc+2Rsinθ]；(2)建立橡胶衬套径向线刚度Kx的表达式：根据橡胶衬套的内圆半径ra，外圆半径rb＝ra+h，其中，h即为橡胶衬套厚度设计的参量，轴向长度L，弹性模量Ex，泊松比μx，以h作为待设计参变量，建立橡胶衬套径向线刚度Kx的计算表达式，即Kx(h)=1u(h)+y(h);]]>其中，Kx(h)是关于橡胶衬套厚度h的表达式；u(h)=(1+μx)2πExL[lnra+hra-(ra+h)2-ra2ra2+(ra+h)2],]]>y(h)=a1(h)I(0,αhb)+a2(h)K(0,αhb)+a3(h)+(1+μx)5πExL[ln(ra+h)+(ra+h)2ra2+(ra+h)2],]]>αhb＝α(ra+h),αa＝αra，a1(h)=(1+μx)[K(1,αa)ra(ra2+3(ra+h)2)-K(1,αhb)(ra+h)(3ra2+(ra+h)2)]5πExLraαhb(ra2+(ra+h)2)[I(1,αa)K(1,αhb)-K(1,αa)I(1,αhb)],]]>a2(h)=(μx+1)[I(1,αa)ra(ra2+3(ra+h)2)-I(1,αhb)(ra+h)(3ra2+(ra+h)2)]5πExLraαhb(ra2+(ra+h)2)[I(1,αa)K(1,αhb)-K(1,αa)I(1,αhb)],]]>a3(h)=-(1+μx)(b1(h)+b2(h)+b3(h))5πExLraαhb(ra2+(ra+h)2)[I(1,αa)K(1,αhb)-K(1,αa)I(1,αhb)],]]>b1(h)=ra(ra2+3(ra+h)2)[I(1,αa)K(0,αa)+K(1,αa)I(0,αa)],]]>b2(h)=-(ra+h)((ra+h)2+3ra2)[I(1,αhb)K(0,αa)+K(1,αhb)I(0,αa)],]]>b3(h)=αa(ra+h)[ra2+(ra2+(ra+h)2)lnra][I(1,αa)K(1,αhb)-K(1,αa)I(1,αhb)];]]>Bessel修正函数：I(0,αhb)，K(0,αhb)；I(1,αhb)，K(1,αhb)；I(1,αa)，K(1,αa)；I(0,αa)，K(0,αa)；(3)橡胶衬套厚度h设计数学模型的建立及设计计算：根据前桥或后桥的轮距B，稳定杆的直径d，总长度lc，两橡胶衬套之间的安装距离l0，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表达式Kx(h)，建立橡胶衬套厚度h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，便可得到在稳定杆结构及橡胶衬套安装位置不变条件下，准确、可靠的橡胶衬套厚度h的优化设计值。