CN104281758B - 内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计方法,属于驾驶室悬置技术领域。本发明可根据稳定杆系统的侧倾角刚度的设计要求,稳定杆系统的结构参数和材料特性参数,通过扭管长度设计数学模型及Matlab程序,对内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度进行求解设计。通过设计实例及仿真验证可知,该方法可得到准确可靠的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度设计值,为驾驶室悬置及稳定杆系统的设计提供了可靠的设计方法,并且为CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法,不仅可提高驾驶室悬置及稳定杆系统的设计水平和质量,提高车辆的行驶平顺性和安全性;同时,还可降低设计及试验费用,加快产品开发速度。
Description
技术领域
本发明涉及车辆驾驶室悬置,特别是内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计方法。
背景技术
扭管长度不仅影响扭管的扭转变形和弯曲变形、扭转橡胶衬套的载荷及变形,而且对内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的性能具有重要影响。尽管内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统是由摆臂、扭管和橡胶衬套所组成的,但却是一个由刚体、弹性体及柔性体三者组成的耦合体,其分析计算非常复杂。由于受橡胶衬套变形解析计算、扭管的扭转变形和弯曲变形的相互耦合,及扭转橡胶衬套载荷增加量等关键问题的制约,对于内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度设计,一直未能给出可靠的解析设计方法。目前,国内外对于驾驶室稳定杆系统的设计,大都是利用ANSYS仿真软件,通过实体建模对给定结构的驾驶室稳定杆系统的特性进行仿真验证,尽管该方法可得到比较可靠的仿真数值,然而,由于ANSYS仿真分析只能对给定参数的稳定杆进行验证,无法提供精确的解析设计式,不能实现解析设计,更不能满足驾驶室稳定杆系统CAD软件开发的要求。随着车辆行业快速发展及车辆行驶速度的不断提高,对驾驶室悬置及稳定杆系统设计提出了更高的要求。因此,必须建立一种精确、可靠的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计方法,满足驾驶室悬置及稳定杆系统设计的要求,提高产品设计水平和质量,提高车辆行驶平顺性和安全性;同时,降低设计及试验费用,加快产品开发速度。
发明内容
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、可靠的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计方法,其设计流程图如图1所示;内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的结构示意图如图2所示;橡胶衬套的结构示意图如图3所示;稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系图如图4所示。
为解决上述技术问题,本发明所提供的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计方法,其特征在于采用以下设计步骤:
(1)驾驶室稳定杆系统侧倾线刚度Kws设计要求值的计算:
根据驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度设计要求值悬置距离Lc,对驾驶室稳定杆系统的侧倾线刚度Kws的设计要求值进行计算,即
(2)稳定杆橡胶衬套的径向刚度kx的计算:
根据橡胶套的内圆半径ra,外圆半径rb,长度Lx,弹性模量Ex和泊松比μx,对橡胶衬套的径向刚度kx进行计算,即
其中,
Bessel修正函数I(0,αrb),K(0,αrb),I(1,αrb),K(1,αrb),
I(1,αra),K(1,αra),I(0,αra),K(0,αra);
(3)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆扭管长度Lw设计数学模型的建立及求解设计:
①确定扭转橡胶衬套的载荷系数表达式βF(Lw)
根据扭管的内偏置量T,材料泊松比μ,摆臂长度l1,以扭管长度Lw为待设计参变量,确定扭转橡胶衬套的载荷系数表达式βF(Lw),即
②确定内偏置非同轴式稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度的表达式Kx(Lw)
根据摆臂长度l1,扭管的内偏置量T,步骤(2)中计算所得到的橡胶衬套的径向刚度kx,及①步骤中所确定的扭转橡胶衬套的载荷系数表达式βF(Lw),以扭管长度Lw为待设计参变量,确定稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度的表达式Kx(Lw),即
③确定内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的等效线刚度Kw(Lw)的表达式
根据扭管的内径d,外径D,内偏置量T,弹性模量E和泊松比μ,及摆臂长度l1,以扭管长度Lw为待设计参变量,确定稳定杆在驾驶室悬置安装位置处的等效线刚度Kw(Lw)的表达式,即
④建立内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管长度Lw设计数学模型并对其求解设计:
根据步骤(1)中计算得到的稳定杆系统侧倾线刚度设计要求值Kws,②步骤中所确定的橡胶衬套的等效组合线刚度表达式Kx(Lw),③步骤中所确定的稳定杆的等效线刚度表达式Kw(Lw),建立非同轴式驾驶室稳定杆扭管长度Lw设计数学模型,即
KwsKw(Lw)+KwsKX(Lw)-Kw(Lw)KX(Lw)=0;
利用Matlab程序,求解该④步骤中关于Lw的方程,便可得到非同轴式驾驶室稳定杆扭管长度Lw的设计值;
(4)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证:
利用ANSYS有限元仿真软件,根据步骤(3)中设计所得到的扭管长度Lw及稳定杆系统的其他结构参数和材料特性参数,建立ANSYS仿真模型,划分网格,并在摆臂的悬置位置处施加载荷F,对稳定杆系统的变形进行ANSYS仿真,得到稳定杆系统在摆臂最外端的变形位移量fA;
根据ANSYS仿真所得到的摆臂最外端的最大变形位移量fA,摆臂长度l1,摆臂的悬置位置到最外端的距离Δl1,稳定杆的悬置距离Lc,在摆臂的悬置位置处所施加的载荷F,及步骤(2)中计算得到的橡胶衬套径向刚度kx,利用稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系,对所设计的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证值进行计算,即
将该非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾刚度的ANSYS的仿真验证值与设计要求值进行比较,从而对所提供的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计方法及参数设计值进行验证。
本发明比现有技术具有的优点
内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统是一个由刚体、弹性体及柔性体三者组成的耦合体,其分析计算非常复杂。因此,由于受橡胶衬套变形解析计算、扭管的扭转变形和弯曲变形的相互耦合,及扭转橡胶衬套载荷增加量等关键问题的制约,对于内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计,一直未能给出可靠的解析设计方法。目前,国内外对于驾驶室稳定杆系统的设计,大都是利用ANSYS仿真软件,通过实体建模对给定结构的驾驶室稳定杆系统的特性进行仿真验证,尽管该方法可得到比较可靠的仿真数值,然而,由于ANSYS仿真分析只能对给定参数的稳定杆进行验证,无法提供精确的解析设计式,不能实现解析设计,更不能满足驾驶室稳定杆系统CAD软件开发的要求。
本发明根据内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管的弯曲变形与扭转变形及载荷之间的关系,建立了扭转橡胶衬套载荷系数、橡胶衬套的等效组合刚度表达式及稳定杆的等效线刚度表达式;利用驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度及线性刚度,与内偏置非同轴式稳定杆结构和橡胶衬套径向刚度之间的关系,建立了稳定杆系统的扭管长度设计数学模型;可根据驾驶室对稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求,稳定杆系统的结构参数和材料特性参数,通过设计数学模型及Matlab程序,对内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统扭管长度进行求解设计。通过设计实例及ANSYS仿真验证可知,该方法可得到准确可靠的扭管长度的设计值,为驾驶室悬置及稳定杆系统的设计提供了可靠的设计方法,并且为驾驶室稳定杆系统CAD软件开发奠定了可靠的技术基础。利用该方法,不仅可提高驾驶室悬置及稳定杆系统的设计水平和质量,满足驾驶室悬置对稳定杆侧倾角刚度的设计要求,进一步提高车辆的行驶平顺性和安全性;同时,还可降低设计及试验费用,加快产品开发速度。
附图说明
为了更好地理解本发明下面结合附图做进一步的说明。
图1是内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统扭管长度的设计流程图;
图2是内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的结构示意图;
图3是橡胶衬套的结构示意图;
图4是内偏置非同轴式稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系图;
图5是实施例一的橡胶衬套的等效组合线刚度Kx随扭管长度Lw的变化曲线;
图6是实施例一的稳定杆的等效线刚度Kw随扭管长度Lw的变化曲线;
图7是实施例一的稳定杆侧倾角度随扭管长度Lw的变化曲线;
图8是实施例一的驾驶室稳定杆系统的变形仿真云图;
图9是实施例二的橡胶衬套的等效组合线刚度Kx随扭管长度Lw的变化曲线;
图10是实施例二的稳定杆的等效线刚度Kw随扭管长度Lw的变化曲线;
图11是实施例二的稳定杆侧倾角度随扭管长度Lw的变化曲线;
图12是实施例二的驾驶室稳定杆系统的变形仿真云图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一:某内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的结构左右对称,如图2所示,包括:摆臂1,悬置橡胶衬套2,扭转橡胶衬套3,扭管4;其中,扭管4与扭转橡胶衬套3不同轴,扭管的内偏置量T=30mm;左右两个摆臂1之间的距离Lc=1550mm,即稳定杆的悬置距离;悬置橡胶衬套2与扭转橡胶衬套3之间的距离,即摆臂长度l1=380mm;摆臂的悬置位置C到最外端A的距离Δl1=47.5mm;扭管4的长度Lw=1500mm,内径d=35mm,外径D=35mm,弹性模量E=200GPa,泊松比μ=0.3;左右四个橡胶衬套的结构和材料特性完全相同,如图3所示,包括:内圆套筒5,橡胶套6,外圆套筒7,其中,内圆套筒5的内圆直径dx=35mm,壁厚δ=2mm;橡胶套6的长度Lx=25mm,内圆半径ra=19.5mm,外圆半径rb=34.5mm,弹性模量Ex=7.84MPa,泊松比μx=0.47。该驾驶室稳定杆设计所要求的侧倾角刚度对该内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度Lw进行设计,并对在载荷F=5000N下的侧倾角刚度进行ANSYS仿真验证。
本发明实例所提供的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计方法,其设计流程如图1所示,具体设计步骤如下:
(1)驾驶室稳定杆系统侧倾线刚度Kws设计要求值的计算:
根据稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求值悬置距离Lc=1550mm,对驾驶室稳定杆系统的侧倾线刚度Kws设计要求值进行计算,即
(2)稳定杆橡胶衬套的径向刚度kx的计算:
根据橡胶套的内圆半径ra=19.5mm,外圆半径rb=34.5mm,长度Lx=25mm,及弹性模量Ex=7.84MPa和泊松比μx=0.47,对驾驶室稳定杆橡胶衬套的径向刚度kx进行计算,即
其中,
Bessel修正函数I(0,αrb)=5.4217×10-3,K(0,αrb)=8.6369×10-6;
I(1,αrb)=5.1615×103,K(1,αrb)=9.0322×10-6;
I(1,αra)=63.7756,K(1,αra)=0.0013,
I(0,αra)=69.8524,K(0,αra)=0.0012;
(3)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆扭管长度Lw设计数学模型的建立及求解设计:
①确定扭转橡胶衬套的载荷系数表达式βF(Lw)
根据稳定杆的内偏置量T=30mm,材料泊松比μ=0.3,及摆臂长度l1=380mm,以扭管长度Lw为待设计参变量,确定扭转橡胶衬套的载荷系数表达式βF(Lw),即
②确定内偏置非同轴式稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度Kx(Lw)的表达式:
根据摆臂长度l1=380mm,扭管的内偏置量T=30mm,步骤(2)中计算所得到的橡胶衬套的径向刚度kx=2.1113×106,及①步骤中所确定的扭转橡胶衬套的载荷系数βF(Lw)表达式,以扭管长度Lw为待设计参变量,确定稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度表达式Kx(Lw),即
其中,橡胶衬套的等效组合线刚度Kx随扭管长度Lw的变化曲线,如图5所示;
③确定内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的等效线刚度Kw(Lw)的表达式
根据扭管的内径d=35mm,外径D=50mm,内偏置量T=30mm,弹性模量E=200GPa,泊松比μ=0.3,及摆臂长度l1=380mm,以扭管长度Lw为待设计参变量,确定内偏置非同轴式稳定杆在驾驶室悬置安装位置处的等效线刚度表达式Tw(Lw),即
其中,稳定杆的等效线刚度Kw随扭管长度Lw的变化曲线,如图6所示;
④建立内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管长度Lw设计数学模型并对其求解设计:
根据步骤(1)中计算得到的Kws=2.514×105N/m,②步骤中所确定的③步骤中所确定的建立内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度Lw设计数学模型,即
Kw(Lw)KX(Lw)-Kws[KX(Lw)+Kw(Lw)]=0;
利用Matlab程序,求解该④步骤中关于Lw的方程,可得到非同轴式驾驶室稳定杆扭管长度Lw的设计值,即
Lw=1500mm;
其中,稳定杆系统侧倾角刚度Kws随扭管长度Lw的变化曲线,如图7所示;
(4)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证:
利用ANSYS有限元仿真软件,根据步骤(3)中设计所得到的稳定杆系统扭管长度Lw的设计值Lw=1500mm,及实施例中的稳定杆系统的其他结构参数和材料特性参数,建立ANSYS仿真模型,划分网格,并在摆臂的悬置位置C处施加载荷F=5000N,对稳定杆系统的变形进行ANSYS仿真,所得到的变形仿真云图,如图8所示,其中,稳定杆系统在摆臂最外端A处的变形位移量fA为
fA=19.711mm;
根据ANSYS仿真所得到的摆臂最外端A处的变形位移量fA=19.711mm,摆臂长度l1=380mm,摆臂的悬置位置C到最外端A的距离Δl1=47.5mm,稳定杆的悬置距离Lc=1550mm,在摆臂的悬置位置C处所施加的载荷F=5000N,及步骤(2)中计算得到的kx=2.1113×106N/m,利用稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系,如图4所示,对该内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证值进行计算,即
可知,该驾驶室稳定杆的侧倾角刚度的ANSYS的仿真验证值与设计要求值相吻合,相对偏差仅为0.3149%;表明所提供的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计方法是正确的,参数设计值是准确可靠的。
实施例二:某内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的结构形式与实施例一的相同,如图2所示,其中,扭管4与扭转橡胶衬套3不同轴,扭管的内偏置量T=30mm;左右两个摆臂1之间的距离Lc=1400mm,即稳定杆的悬置距离;悬置橡胶衬套2与扭转橡胶衬套3之间的距离l1,即摆臂长度l1=380mm;摆臂的悬置位置C到最外端A的距离Δl1=52.5mm;扭管4的内径d=42mm,外径D=50mm,长度Lw为待设计参数;左右四个橡胶衬套的结构都完全相同,如图3所示,其中,内圆套筒5的内圆直径dx=35mm,壁厚δ=5mm;橡胶套6的长度Lx=40mm,内圆半径ra=22.5mm,外圆半径rb=37.5mm。稳定杆的材料特性及橡胶衬套的材料特性,与实施例一的相同,即扭管的弹性模量E=200GPa,泊松比μ=0.3;橡胶套的弹性模量Ex=7.84MPa,泊松比μx=0.47。该驾驶室稳定杆设计所要求的侧倾角刚度对该内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度Lw进行设计,并对在载荷F=5000N下的侧倾角刚度进行ANSYS仿真验证。
采用与实施例一相同的步骤,对该内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管长度Lw进行设计,即:
(1)驾驶室稳定杆系统侧倾线刚度Kws设计要求值的计算:
根据稳定杆系统侧倾角刚度的设计要求值悬置距离Lc=1400mm,对该驾驶室稳定杆系统侧倾线刚度Kws的设计要求值进行计算,即
(2)稳定杆橡胶衬套的径向刚度kx的计算:
根据橡胶套的内圆半径ra=22.5mm,外圆半径rb=37.5mm,长度Lx=40mm,及橡胶衬套材料的弹性模量Ex=7.84MPa,泊松比μx=0.47,对该驾驶室稳定杆橡胶衬套的径向刚度kx进行计算,即
其中,
Bessel修正函数I(0,αrb)=214.9082,K(0,αrb)=3.2117×10-4;
I(1,αrb)=199.5091,K(1,αrb)=3.4261×10-4;
I(1,αra)=13.5072,K(1,αra)=0.0083,
I(0,αra)=15.4196,K(0,αra)=0.0075;
(3)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆扭管长度Lw设计数学模型的建立及求解设计:
①确定扭转橡胶衬套的载荷系数表达式βF(Lw):
根据稳定杆的内偏置量T=30mm,材料泊松比μ=0.3,及摆臂长度l1=350mm,以扭管长度Lw为待设计参变量,确定扭转橡胶衬套的载荷系数表达式βF(Lw),即
②确定非同轴式稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度Kx(Lw)的表达式:
根据摆臂长度l1=350mm,扭管的内偏置量T=30mm,步骤(2)中计算所得到的橡胶衬套的径向刚度kx=4.2085×106,及①步骤中所确定的扭转橡胶衬套的载荷系数表达式利用稳定杆扭管的弯曲变形与扭转变形及载荷之间的关系,以扭管长度Lw为待设计参变量,确定稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度Kx(Lw)的表达式,即
其中,橡胶衬套的等效组合线刚度Kx随扭管长度Lw的变化曲线,如图9所示;
③确定内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的等效线刚度Kw(Lw)的表达式
根据扭管的内偏置量T=30mm,内径d=42mm,外径D=50mm,弹性模量E=200GPa,泊松比μ=0.3,及摆臂长度l1=350mm,以扭管的扭管长度Lw为待设计参变量,确定稳定杆在驾驶室悬置安装位置处的等效线刚度Tw(T)表达式,即
其中,稳定杆的等效线刚度Kw随扭管长度Lw的变化曲线,如图10所示;
④建立内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管长度Lw设计数学模型并对其求解设计:
根据步骤(1)中计算得到的Kws=3.0308×105N/m,②步骤中所确定的③步骤中所确定的建立非同轴式驾驶室稳定杆扭管内偏置量T设计数学模型,即
KwsKw(Lw)+KwsKX(Lw)-Kw(Lw)KX(Lw)=0;
利用Matlab程序,求解该④步骤中关于Lw的方程,可得到非同轴式驾驶室稳定杆扭管长度Lw的设计值,即
Lw=1000mm;
其中,稳定杆系统侧倾线刚度Kws,随稳定杆扭管扭管长度Lw的变化曲线,如图11所示;
(4)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证:
利用ANSYS有限元仿真软件,根据步骤(3)中设计所得到的Lw=1000mm及稳定杆系统的其他结构参数和材料特性参数,建立ANSYS仿真模型,划分网格,并在摆臂的悬置位置C处施加载荷F=5000N,对稳定杆系统的变形进行ANSYS仿真,所得到的变形仿真云图,如图12所示,其中,稳定杆系统在摆臂最外端A处的变形位移量fA为
fA=16.377mm;
根据ANSYS仿真所得到的摆臂最外端A处的变形位移量fA=16.377mm,摆臂长度l1=350mm,摆臂的悬置位置C到最外端A的距离Δl1=52.5mm,稳定杆的悬置距离Lc=1400mm,在摆臂的悬置位置C处所施加的载荷F=5000N,及步骤(2)中计算得到的kx=4.2085×106N/m,利用稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系,如图4所示,对该内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证值进行计算,即
可知,该驾驶室稳定杆的侧倾角刚度的ANSYS的仿真验证值与设计要求值相吻合,相对偏差仅为0.2097%;表明所提供的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计方法是正确的,参数设计值是准确可靠的。
Claims (1)
1.内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计方法,其具体设计步骤如下:
(1)驾驶室稳定杆系统侧倾线刚度Kws设计要求值的计算:
根据驾驶室稳定杆系统的侧倾角刚度设计要求值悬置距离Lc,对驾驶室稳定杆系统的侧倾线刚度Kws的设计要求值进行计算,即
(2)稳定杆橡胶衬套的径向刚度kx的计算:
根据橡胶套的内圆半径ra,外圆半径rb,长度Lx,弹性模量Ex和泊松比μx,对橡胶衬套的径向刚度kx进行计算,即
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I(1,αra),K(1,αra),I(0,αra),K(0,αra);
(3)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆扭管长度Lw设计数学模型的建立及求解设计:
①确定扭转橡胶衬套的载荷系数表达式βF(Lw)
根据扭管的内偏置量T,材料泊松比μ,摆臂长度l1,以扭管长度Lw为待设计参变量,确定扭转橡胶衬套的载荷系数表达式βF(Lw),即
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②确定内偏置非同轴式稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度的表达式Kx(Lw)
根据摆臂长度l1,扭管的内偏置量T,步骤(2)中计算所得到的橡胶衬套的径向刚度kx,及①步骤中所确定的扭转橡胶衬套的载荷系数表达式βF(Lw),以扭管长度Lw为待设计参变量,确定稳定杆橡胶衬套的等效组合线刚度的表达式Kx(Lw),即
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③确定内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的等效线刚度Kw(Lw)的表达式
根据扭管的内径d,外径D,内偏置量T,弹性模量E和泊松比μ,及摆臂长度l1,以扭管长度Lw为待设计参变量,确定稳定杆在驾驶室悬置安装位置处的等效线刚度Kw(Lw)的表达式,即
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④建立内偏置非同轴式驾驶室稳定杆的扭管长度Lw设计数学模型并对其求解设计:
根据步骤(1)中计算得到的稳定杆系统侧倾线刚度设计要求值Kws,②步骤中所确定的橡胶衬套的等效组合线刚度表达式Kx(Lw),③步骤中所确定的稳定杆的等效线刚度表达式Kw(Lw),建立非同轴式驾驶室稳定杆扭管长度Lw设计数学模型,即
KwsKw(Lw)+KwsKX(Lw)-Kw(Lw)KX(Lw)=0;
利用Matlab程序,求解该④步骤中关于Lw的方程,便可得到非同轴式驾驶室稳定杆扭管长度Lw的设计值;
(4)内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证:
利用ANSYS有限元仿真软件,根据步骤(3)中设计所得到的扭管长度Lw及稳定杆系统的其他结构参数和材料特性参数,建立ANSYS仿真模型,划分网格,并在摆臂的悬置位置处施加载荷F,对稳定杆系统的变形进行ANSYS仿真,得到稳定杆系统在摆臂最外端的变形位移量fA;
根据ANSYS仿真所得到的摆臂最外端的最大变形位移量fA,摆臂长度l1,摆臂的悬置位置到最外端的距离Δl1,稳定杆的悬置距离Lc,在摆臂的悬置位置处所施加的载荷F,及步骤(2)中计算得到的橡胶衬套径向刚度kx,利用稳定杆系统变形及摆臂位移的几何关系,对所设计的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾角刚度的ANSYS仿真验证值进行计算,即
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将该非同轴式驾驶室稳定杆系统侧倾刚度的ANSYS的仿真验证值与设计要求值进行比较,从而对所提供的内偏置非同轴式驾驶室稳定杆系统的扭管长度的设计方法及参数设计值进行验证。
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