[发明专利]多轴转向框架车纵向传动拉杆定位的解析算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多轴转向框架车纵向传动拉杆定位的解析算法。

背景技术

随着车辆大型化的发展，使用多轴转向的车辆越来越多，用户对它的性能要求越来越高。由于转向性能直接影响整车的机动性、灵活性，因此对大型车辆的转向系统提出了更高的要求。

多轴转向车辆的转向系统设计需要优化结构来实现最佳的转向过程，车辆转向时所有的转向轮都处于纯滚动状态或只有极小的滑移，以达到最小的轮胎磨损，减小转弯半径的目的。

多轴多轮转向是一种复杂的转向模式，杆系之间存在错综复杂的随动及关联关系，也必然存在各轴、各轮及杆系相互的运动干涉，需要进行运动机构分析，提出通用的计算方法，才能满足新车型设计的需要。实现所有转向车轮的无侧滑转动是多轴多轮车辆转向系统设计的目标，为此，必然要对杆系进行优化设定。多轴转向系统的传动，按前后轮的连接来分类，可以分为拉杆连接式和独立式。对于冶金行业使用的框架车，作业时间长，载重量大，特别是堆场的路况差，为保证其可靠性，多采用拉杆连接式。针对前后各三个转向轴、中间为一固定轴的车辆，可得到各轴平面布置如图1所示，第一轴至第七轴分别为Z₁、Z₂ 、Z₃ 、Z₄ 、Z₅ 、Z₆ 、Z₇并依次以第三轴Z₃、第二轴Z₂、第一轴Z₁、第四轴Z₄、第五轴Z₅、第六轴Z₆、第七轴Z₇间隔排列，八根传动拉杆V₁、V₂ 、V₃ 、V₄ 、V₅ 、V₆ 、V₇ 、V₈分别倾斜设于第三轴与第二轴的内侧和外侧点之间、第二轴与第一轴的内侧和外侧点之间、第五轴与第六轴的内侧和外侧点之间、第六轴与第七轴的内侧和外侧点之间，并成四连杆机构形式，各拉杆的位置设置对于多轴转向车辆的转向至关重要。

实现所有转向车轮的无侧滑转动是框架车转向系统设计的目标，为此，必然要对传动杆系进行优化设定。在多轴转向系统传动机构的优化设计中，可以分为转向梯形的优化设计和纵向传动拉杆的优化设计。由于转向梯形结构针对不同车型结构变化较大，而纵向传动拉杆的定位不同车型基本一致，其理论模型具有较强的通用型。纵向传动拉杆的定位，可以归结为多个平面连杆机构的设计。设计的方法有实验法、几何作图法、解析法，而传统实验法、几何作图法对于解决纵向传动拉杆定位精度不高。随着计算机软件的发展，解析法在得到机构的最优化方案方面的优势越来越明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多轴转向框架车纵向传动拉杆定位的解析算法，利用本解析算法可保证多轴转向框架车中纵向传动拉杆的准确定位，各轮转角与理想转角的误差达到了最优，减少了车辆行驶中轮胎的磨损，提高了纵向传动拉杆的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明多轴转向框架车纵向传动拉杆定位的解析算法包括如下步骤：

步骤一、对于前后各三个转向轴、中间为一固定轴的车辆，构筑各轴水平面投影布置图，各轴依次分别为第三轴、第二轴、第一轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴排列，各传动拉杆分别以四连杆形式设于第三轴与第二轴、第二轴与第一轴、第五轴与第六轴、第六轴与第七轴的内侧点和外侧点之间，以各轴中心点连线为X轴、以第四轴为Y轴建立直角坐标系，各轴轮距为d，根据车辆转向原理，车辆瞬时转向过程中各轴转向中心交于位于Y轴的C点，设各轴内轮转角为an(i)，外轮转角为aw(i)，则第一轴至第三轴分别为an(1)，aw(1), an(2)，aw(2)，an(3)，aw(3)，

步骤二、根据直角坐标系，得到第一轴至第三轴外侧与拉杆铰接点坐标，

第一轴外侧铰接点坐标：x1=-d1, y1=d/2            (2-1)             

第二轴外侧铰接点坐标：x2=-d2, y2=d/2            (2-2)

第三轴外侧铰接点坐标：x3=-d3, y3=d/2            (2-3)

其中：d1为第一轴与第四轴间距，d2为第二轴与第四轴间距，d3为第三轴与第四轴间距；

步骤三、由直角坐标系的几何关系，得到第四轴内侧点与各轴转向中心点间距的计算公式：