[發明專利]重型車輛橫拉桿的優化設計方法

有效

• 申請號: 201910546505.0
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110263444B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 杜恒;何勇耀;陳賽;楊元戎;郭志杰;李雨錚
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

1.一種重型車輛橫拉桿的優化設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：實時獲取雙側輪轉向負載數據；

步驟S2：計算得到雙側輪轉向負載工作區間；

步驟S3：調整轉向負載，使轉向負載趨于實車行駛的極限工況，獲取全工況負載工作區間；

步驟S4：根據全工況負載工作區間與含橫拉桿的轉向系統數學模型，反算出橫拉桿受力區間；

步驟S5：根據所述含橫拉桿的轉向系統數學模型，確認泵源壓力與轉向負載對橫拉桿拉壓范圍的影響區間；

步驟S6：確認橫拉桿出現拉壓交變的臨界點；

步驟S7：基于橫拉桿大范圍受拉，小范圍受壓的實際受力區間，選取橫拉桿安全系數；

步驟S8：根據所述橫拉桿安全系數和橫拉桿的受力區間，對橫拉桿進行優化設計；

步驟S1具體包括以下步驟：

步驟S11：根據電液轉向系統中閥控雙轉向助力缸與液壓驅動的基本構成，建立轉向負載數學模型和機構動力學模型；

步驟S12：將軸向力傳感器設置在橫拉桿上；

步驟S13：采集泵源壓力、伺服比例閥A、B口壓力、橫拉桿力、轉向角度、轉向角速度、轉向角加速度參數信息；

步驟S14：通過步驟S13采集的參數信息及所述軸向力傳感器采集獲取的橫拉桿受力信號，實時計算獲得雙側輪轉向負載數據；

設橫拉桿長度為L，左、右側輪的梯形臂長度均為m，左、右助力缸與左、右轉向臂鉸接處到轉向輪主銷的長度為n，輪胎處于中位時轉向梯形機構的底角為γ，兩側轉向輪主銷間的距離為B，轉向助力缸與轉向橋的鉸接點到轉向主銷的直線距離為S₂，轉向助力缸與轉向橋的鉸接點到轉向橋軸線的垂直距離為S₁，右側輪胎繞主銷轉動的轉角為β，左側輪胎繞主銷轉動的轉角為α；

右側輪轉向負載計算公式為：

其中，右側助力缸輸出力F_R表達為：F_R＝P_A·A₁-P_B·A₂，式中：A₁、A₂分別為助力缸無桿腔、有桿腔有效面積，P_A為A口壓力，P_B為B口壓力；F_H為作用在轉向節臂上的橫拉桿力；θ₃為右側轉向助力缸作用力與作用點速度的夾角；θ_HR為橫拉桿作用力與右轉向節臂作用點速度的夾角；J_R為右側輪胎及其附屬結構繞各自主銷的轉動的等效轉動慣量；C_R為右側輪胎系統的等效阻尼系數；為右側輪胎繞主銷轉動的角速度；為右側輪胎繞主銷轉動的轉角的時間的二階導數；

左側輪轉向負載計算公式為：

其中，左側助力缸輸出力F_L表達為：F_L＝P_B·A₁-P_A·A₂，θ₃′為左側轉向助力缸作用力與作用點速度的夾角；J_L為左側輪胎及其附屬結構繞各自主銷的轉動的等效轉動慣量；C_L為左側輪胎系統的等效阻尼系數。

2.根據權利要求1所述的重型車輛橫拉桿的優化設計方法，其特征在于：

步驟S12具體通過以下結構的試驗橫拉桿實現：

所述試驗橫拉桿包括共線對稱設置的左橫拉桿和右橫拉桿；所述左橫拉桿和右橫拉桿相對的一端各自焊接有軸向力傳感器固定部件；所述軸向力傳感器通過軸向力傳感器固定部件安裝在左橫拉桿和右橫拉桿的對稱軸上；所述左橫拉桿和右橫拉桿各自安裝有左旋萬向連接球頭和右旋萬向連接球頭。

3.根據權利要求2所述的重型車輛橫拉桿的優化設計方法，其特征在于：所述左橫拉桿和右橫拉桿為中空桿件，并通過內螺紋分別與左旋萬向連接球頭和右旋萬向連接球頭構成螺紋連接；左軸向力傳感器固定部件和右軸向力傳感器固定部件在外圓柱表面上帶有兩個平行的階梯面；所述軸向力傳感器與左軸向力傳感器固定部件和右軸向力傳感器固定部件分別構成螺紋連接，使左橫拉桿和右橫拉桿連接為一個剛性整體；所述試驗橫拉桿的中部以間隙配合套設有保護套筒；所述保護套筒帶有布線凹槽。