稳定杆设计计算建筑施工组织_建筑-施工组织.pdf
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1、 7 横向稳定杆 为了降低偏频和改善行驶平顺性,乘用车悬架的垂直刚度和侧倾角刚度设计得较低,在转弯时可能产生较大侧倾,影响行驶稳定性。为同时获得较大的静挠度和侧倾角刚度,在汽车中广泛地采用了横向稳定杆,如图 8.53 所示。另外,在前、后悬架上采用横向稳定 杆,还可以调整前、后悬架的侧倾角刚度之比,获得需要的转向特性。但是当汽车在坑洼 不平的路面上行驶时,左、右车轮垂直位移不同,横向稳定杆被扭转,加强了左、右车轮 之间的运动联系,对行驶平顺性不利。图 8.53 横向稳定杆的安装示意图 为了缓冲、隔振、降低噪音,横向稳定杆与悬架和车身(车架)的连接处均有橡胶支承(图 8.53 中 A、T、C 处
2、)。由于布置上的原因,横向稳定杆通常做成比较复杂的形状,但为简 化计算,一般认为横向稳定杆是等臂梯形,同时假定在车身侧倾时力臂的变化可忽略不计。如图 8.54 所示,设在车身侧倾时,在横向稳定杆的一个端点作用力 F,在其另一个端 点作用有大小相等、方向相反的力。下面推导在 F 作用下横向稳定杆端点的位移 f c。(a)横向稳定杆尺寸示意图 (b)车轮位移与横向稳定杆位移图 图 8.54 横向稳定杆安装尺寸及位移图 图 8.55 为横向稳定杆半边的弯矩图。在力 F 作用下横向稳定杆发生弹性变形,F 作 的功与横向稳定杆中总的变形位能相等。图 8.55 横向稳定杆半边弯矩图 横向稳定杆变形位能的计
3、算公式如下:(1)l T 段的扭转位能。F 2 lT(8-110)U 1 =4GJp 式中,Jp 为横向稳定杆的截面极惯性矩;G 为材料剪切弹性模量;lT 为横向稳定杆直线段长度。(2)l1 段的弯曲位能。U 2 =F 2l1 3(8-111)6EJ 式中,J 为横向稳定杆的截面惯性矩;E 为材料弹性模量。(3)l 0 段的弯曲位能。l 0 M 2(x)dx 1 l0 2F (l3 l 2)x 2 F 2(l 3 l 2)2 l0 U 3=2 2 dx (8-112)0 2 EJ 2 EJ 0 l0 12EJ 其中,x 轴的原点在横向稳定杆的对称中心。(4)l 2 段的弯曲位能。U 4 l2
4、M 2(x)1=dx 0 2EJ 2 EJ l2 2 F 2 2 3(8-113)F (l3 x)dx (l 3 l 2)l3 0 6EJ F 作的功与横向稳定杆中总的变形位能相等,有 大侧倾影响行驶稳定性为同时获得较大的静挠度和侧倾角刚度在汽车中广泛地采用了横向稳定杆如图所示另外在前后悬架上采用横向稳定杆还可以调整前后悬架的侧倾角刚度之比获得需要的转向特性但是当汽车在坑洼不平的路面上的安装示意图为了缓冲隔振降低噪音横向稳定杆与悬架和车身车架的连接处均有橡胶支承图中处由于布置上的原横向稳定杆通常做成比较复杂的形状但为简化计算一般认为横向稳定杆是等臂梯形同时假定在车身侧倾时力臂的变化可下面推导在
5、作用下横向稳定杆端点的位移横向稳定杆尺寸示意图车轮位移与横向稳定杆位移图图横向稳定杆安装尺寸及位移图图为横向稳定杆半边的弯矩图在力的功与横向稳定杆中总的变形位能相等作用下横向稳定杆发生弹性变形 Ff c U1 U 2 U3 U 4 (8-114)2 得 fc 2 (Fl)2 lT F 2l13 F 2 (l3 l 2)2 l 0 F 2(l 3 l2)3 l33 (8-115)F 4GJp 6EJ 12EJ 6EJ 由于 l 2 一般很小,可忽略式中右边第四项,得 f c F l 2l T l13(l3 l 2)2 l0 (8-116)2GJ p 3EJ 6EJ 此外,还应该考虑橡胶支座(轴承
6、)和连接杆上橡胶垫所产生的位移为 F F F 1 1 F Cn C0 F(8-117)fd Cn C0 Cn C0 Cn C0 Cz 式中,C 为总的换算橡胶零件线刚度,Cz CnC0,C 为连接杆上橡胶垫的线刚度;C 0 z Cn C0 n 为换算到横向稳定杆端点的橡胶支座线刚度,可以按照如下方法确定:设 R是橡胶支座上 的力,R F l c。l0 支座变形为 R Rl3 f0 (8-118)C0 C 0l 0 式中,C0 为橡胶支座的径向刚度。相应的横向稳定杆的端点位移为 2 f 0 f0 lc F l c F 2 (8-119)l0 C0 l 0 C0 lc l 0 所以 2 F l0
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