[发明专利]一种独立悬架导向机构及其测试装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于多轴重型车辆的大行程独立悬架导向机构及其测试装置和方法，属于特种车辆底盘技术领域，所述的多轴是指该车辆具有两个以上的轴，重型是指该车辆的轴荷不小于10吨，大行程是指该车辆的车轮跳动量不小于150mm。本发明为了满足超重载底盘悬架系统的大载荷、大行程的需求，设计一种配备独立悬架的上横臂总成、下横臂总成。通过对下横臂总成进行结构拓扑优化，确定最优的载荷传递路径，得到能够同时满足极限载荷结构强度和大行程轮跳运动干涉要求的下横臂总成三维结构。上横臂总成、下横臂总成通过大角度球铰与轮组转向节连接，满足承载要求，且满足车轮大行程跳动的球铰大角度转动要求。

技术领域

本发明涉及一种独立悬架导向机构及其测试装置和方法，尤其涉及一种用于多轴重型车辆的大行程独立悬架导向机构及其测试装置和方法，属于特种车辆底盘技术领域，所述的多轴是指该车辆具有两个以上的轴，重型是指该车辆的轴荷不小于10吨，大行程是指该车辆的车轮跳动量不小于150mm。

背景技术

国内外关于悬架导向机构对操纵稳定性的影响研究已经比较丰富，对于悬架系统导向机构的优化设计也进行了许多有价值的探索，为相关研究提供了比较丰富的参考。但用于超重型底盘的悬架系统，载荷大、轮跳行程大、使用工况复杂、布置空间有限，对悬架系统导向机构的优化和工程设计提出更高要求。

目前对用于轴荷大于13t的超重型底盘悬架系统导向机构的工程设计方法、设计要点的介绍还比较少，特别是车轮跳动行程大于200mm的悬架系统导向机构，缺少设计规范和参考依据。

发明内容

本发明的技术解决问题是：设计一种双横臂式独立悬架导向机构，满足超重型底盘的使用需求。

本发明的技术解决方案是：一种超重型底盘用独立悬架导向机构，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，上横臂、下横臂总成内侧中心点的Y、Z坐标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。

进一步的，所述的豁口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；