[發(fā)明專利]重型車輛橫拉桿的優(yōu)化設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910546505.0
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110263444B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜恒;何勇耀;陳賽;楊元戎;郭志杰;李雨錚
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學(xué)俊

本發(fā)明提出一種重型車輛橫拉桿的優(yōu)化設(shè)計方法：步驟S1：實(shí)時獲取雙側(cè)輪轉(zhuǎn)向負(fù)載數(shù)據(jù)；步驟S2：計算得到雙側(cè)輪轉(zhuǎn)向負(fù)載工作區(qū)間；步驟S3：調(diào)整轉(zhuǎn)向負(fù)載，使轉(zhuǎn)向負(fù)載趨于實(shí)車行駛的極限工況，獲取全工況負(fù)載工作區(qū)間；步驟S4：根據(jù)全工況負(fù)載工作區(qū)間與含橫拉桿的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，反算出橫拉桿受力區(qū)間；步驟S5：根據(jù)含橫拉桿的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，確認(rèn)泵源壓力與轉(zhuǎn)向負(fù)載對橫拉桿拉壓范圍的影響區(qū)間；步驟S6：確認(rèn)橫拉桿出現(xiàn)拉壓交變的臨界點(diǎn)；步驟S7：基于橫拉桿大范圍受拉，小范圍受壓的實(shí)際受力區(qū)間，選取橫拉桿安全系數(shù)；步驟S8：根據(jù)橫拉桿安全系數(shù)和受力區(qū)間，對橫拉桿進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。能更加精準(zhǔn)的對橫拉桿進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輛工程及汽車轉(zhuǎn)向裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種重型車輛橫拉桿的優(yōu)化設(shè)計方法。

背景技術(shù)

重型多軸車輛因其通過性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、承載能力大等特點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(如大噸位全地面起重機(jī)、大型運(yùn)梁車和礦用自卸車等民用裝備)及軍事重工領(lǐng)域。復(fù)雜多變的路面環(huán)境對重型多軸車輛轉(zhuǎn)向性能提出了更高的要求，而橫拉桿作為車輛轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)中的一部分，直接關(guān)系到車輛的轉(zhuǎn)向情況，在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中起著傳遞運(yùn)動和動力的重要作用。橫拉桿是保障汽車安全行駛的重要安保件之一，對汽車的行駛安全至關(guān)重要。

橫拉桿受力分析與優(yōu)化設(shè)計方法常沿用小型車輛橫拉桿的設(shè)計方法，但因兩種車輛行駛工況差異大，導(dǎo)致小型車輛橫拉桿優(yōu)化設(shè)計方法無法有效適用于重型車輛，使重型車輛橫拉桿的設(shè)計尺寸遠(yuǎn)大于最優(yōu)尺寸，使材料減量優(yōu)化有限，不利于橫拉桿優(yōu)化設(shè)計與定制化設(shè)計。另一方面，多軸車輛具有不同轉(zhuǎn)向模式、可在全路面行駛、載重量常大范圍變化等特點(diǎn)，使車輛行駛時各軸常產(chǎn)生不同轉(zhuǎn)向負(fù)載，而轉(zhuǎn)向負(fù)載將影響轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中橫拉桿力學(xué)特性，橫拉桿精細(xì)化設(shè)計需要精確的負(fù)載數(shù)據(jù)支撐，精確負(fù)載數(shù)據(jù)可提高橫拉桿力學(xué)特性分析的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提升橫拉桿精細(xì)化設(shè)計的效果。因此，精確轉(zhuǎn)向負(fù)載計算方法的使用，可提高橫拉桿優(yōu)化設(shè)計的效果，但目前對轉(zhuǎn)向負(fù)載計算方法以半經(jīng)驗(yàn)公式計算為主，該方法未考慮路面負(fù)載與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響，其無法滿足橫拉桿優(yōu)化設(shè)計對負(fù)載數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的需求。

當(dāng)前，對重型多軸車輛橫拉桿的優(yōu)化設(shè)計主要圍繞著橫拉桿受力校核方式與轉(zhuǎn)向負(fù)載計算方式兩個方面展開；(1)橫拉桿受力校核方式：采用橫拉桿等拉壓強(qiáng)度設(shè)計校核方法對橫拉桿進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。該方法通過半經(jīng)驗(yàn)公式計算第一轉(zhuǎn)向橋基礎(chǔ)負(fù)載數(shù)據(jù)，用轉(zhuǎn)向負(fù)載除以轉(zhuǎn)向節(jié)臂長度獲取橫拉桿力學(xué)特性，并以第一橋力學(xué)特性作為全橋設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，基于等拉壓強(qiáng)度設(shè)計校核方法進(jìn)行全車的橫拉桿優(yōu)化設(shè)計與強(qiáng)度校核；(2)轉(zhuǎn)向負(fù)載計算方式：通過建立不同等級路面模型(如采用EPS試驗(yàn)臺)并結(jié)合不同路面附著系數(shù)模型，將負(fù)載與路面等級信息聯(lián)合計算，以此作為橫拉桿優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)負(fù)載數(shù)據(jù)源(如參考專利CN107153009A)；或采用輪胎/路面低速摩擦轉(zhuǎn)向負(fù)載計算方法，在現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)公式基礎(chǔ)上，考慮了車速與車輪轉(zhuǎn)角對轉(zhuǎn)向負(fù)載的影響，將負(fù)載與低速行駛狀態(tài)聯(lián)合計算，以此作為基礎(chǔ)負(fù)載數(shù)據(jù)源(如參考專利CN201811007355.8和CN108458884A)。

現(xiàn)有的專利技術(shù)有助于提高橫拉桿尺寸優(yōu)化設(shè)計的質(zhì)量，但依舊存在以下一些不足，主要表現(xiàn)為：

1)橫拉桿未實(shí)現(xiàn)考慮轉(zhuǎn)向工況的優(yōu)化設(shè)計。現(xiàn)有的重型多軸車輛橫拉桿受力校核設(shè)計方法，并未考慮電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)如泵源壓力等參數(shù)對橫拉桿力學(xué)特性的影響，且使用等拉壓強(qiáng)度設(shè)計校核方式時，因橫拉桿為細(xì)長桿件，在相同的拉壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)下，能滿足拉應(yīng)力強(qiáng)度要求的優(yōu)化設(shè)計方法是較難滿足壓桿穩(wěn)定強(qiáng)度要求的。因此，對橫拉桿進(jìn)行等拉壓強(qiáng)度受力校核方式的優(yōu)化設(shè)計方法，將使設(shè)計過程繁瑣、安全裕量過大，未實(shí)現(xiàn)考慮轉(zhuǎn)向工況的優(yōu)化設(shè)計，橫拉桿的優(yōu)化設(shè)計水平不高。

2)對多軸車輛無法有效的進(jìn)行各軸橫拉桿的定制化設(shè)計。各軸橫拉桿設(shè)計方法，以第一轉(zhuǎn)向橋在最大轉(zhuǎn)向負(fù)載條件下橫拉桿的力學(xué)特性，作為各軸橫拉桿設(shè)計校核的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。然而，多軸車輛各軸由于轉(zhuǎn)向模式不同，各軸的轉(zhuǎn)向負(fù)載也不同，將使各軸橫拉桿擁有特有的力學(xué)特性，使各橫拉桿實(shí)際所需的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)不一。因此，上述設(shè)計方法無法有效對多軸車輛各軸橫拉桿進(jìn)行定制化設(shè)計。