[发明专利]一种独立悬架导向机构及其测试装置和方法

权利要求书

1.一种用于多轴重型车辆的大行程独立悬架导向机构的测试装置，其特征在于：该装置包括作动器、支架、车轮总成、两个球头总成、油气弹簧和下销轴；

两个球头总成分别为第一球头总成和第二球头总成；

第一球头总成的一端与上横臂总成固定连接，第一球头总成的另一端与车轮总成固定连接；

第二球头总成的一端与下横臂总成固定连接，第二球头总成的另一端与车轮总成固定连接；

油气弹簧的顶端与支架固定连接，油气弹簧与下横臂总成通过下销轴固定连接；

作动器位于车轮总成的底端；

上横臂总成通过上横臂销轴与支架进行固定连接；

下横臂总成通过下横臂销轴与支架进行固定连接；

支架固定在地面上；

述的导向机构，包括上横臂总成和下横臂总成，上、下横臂总成内侧均通过销轴与车架连接，并可绕销轴在YZ平面内摆动；上下横臂总成外侧分别通过球铰与轮组转向节的上下接口连接，由球铰提供可实现车轮上下跳动和左右摆动的自由度；所述的下横臂总成在满足结构强度的前提下在其内侧向外开尽可能深的豁口；所述的YZ平面为在车辆坐标系下定义的坐标平面；

通过对导向机构硬点的优化，保证悬架的特性KC满足要求；所述的对导向机构硬点的优化包括上横臂、下横臂总成内侧中心点的Y、Z坐标的优化；

所述的对导向机构硬点的优化具体通过下述方式实现：

设定上横臂、下横臂总成内侧中心点的Y、Z坐标的 坐标变化范围；在坐标变化范围内选取一组上横臂、下横臂总成内侧中心点的Y、Z坐标，针对每组选取的坐标使车轮在要求的极限工况下进行工作，得到每组坐标对应的主销内倾角、车轮外倾角、轮距、侧倾中心高度变化曲线；从中选取主销内倾角、车轮外倾角、轮距、侧倾中心高度四个变化曲线均满足要求时对应的上横臂、下横臂总成内侧中心点的Y、Z坐标；

上横臂、下横臂总成内侧中心点的Y、Z坐标的 坐标变化范围具体为：

上横臂总成Z坐标变化范围为转向节的上接口Z坐标±100mm；上横臂总成Y坐标变化范围为A±100mm；所述的A为车架上纵梁间距的一半； 下横臂总成Z坐标变化范围为转向节的下接口Z坐标±100mm；下横臂总成Y坐标变化范围为B±100mm；所述的B为车架下纵梁间距的一半；

所述的上横臂总成包括上横臂、金属轴承、油封、金属垫片、定位销；上横臂内侧设置销轴安装孔，安装孔内安装金属轴承，金属轴承外端安装油封，油封外侧安装金属垫片，并通过定位销固定金属垫片的位置；

所述的下横臂总成由下横臂、金属轴承、油封、金属垫片、定位销；下横臂内侧设置销轴安装孔，安装孔内安装金属轴承，金属轴承外端安装油封，油封外侧安装金属垫片，并通过定位销固定金属垫片的位置；

所述的金属垫片厚度突出销轴安装孔的端面，在下横臂上开有一个长形孔，用于安装弹簧下支耳，所述的球铰的转动角度至少达到40°，承载能力不小于20t。

2.根据权利要求1所述的一种用于多轴重型车辆的大行程独立悬架导向机构的测试装置，其特征在于：所述的豁口的 形状通过如下方式确定：

第一步，根据要求的极限工况下，下横臂总成外侧安装球铰处所受的极限载荷；对未开豁口的下横臂总成进行结构拓扑优化，确定最优载荷传递路径；

第二步，在最优载荷传递路径与下横臂总成内侧组成的区域内开豁口；

第三步，进行结构强度和运动干涉校核，若结构强度及运动干涉均满足要求，则当前豁口为最终的豁口；若结构强度满足安全系数要求、运动干涉不满足要求，则根据运动干涉部位在上述区域内改动豁口的位置或大小，重新执行第三步；若结构强度不满足安全系数要求、运动干涉满足要求，则在豁口内侧安装加强筋，重新执行第三步；或者缩小豁口，重新执行第三步；若结构强度及运动干涉均不满足要求，则更改下横臂总成内侧与车架连接的位置间距以及下横臂总成的臂长，重新从第一步开始执行。

3.一种用于多轴重型车辆的大行程独立悬架导向机构的测试方法，其特征在于该方法的步骤包括：

(1)将导向机构安装在测试装置中；

(2)启动作动器，使作动器缓慢上下移动，所述的缓慢是指作动器的上下移动频率不高于0.1Hz；

(3)给作动器输入一个正弦波信号，正弦波信号的频率为0.1-0.5Hz，正弦波信号的振幅与车轮的跳动量一致，使作动器按照所接收到的正弦波信号进行上下移动；

(4)采集导向机构的应力及车轮总成上下跳动的位移；

(5)根据采集到导向机构的应力与导向机构的材料的屈服强度进行比较，计算安全系数，安全系数的计算方法为：屈服强度/应力，当安全系数不小于2时说明导向机构的强度满足要求，车轮总成上下跳动的位移即为车轮总成的跳动量。