[发明专利]重型车辆横拉杆的优化设计方法

权利要求书

1.一种重型车辆横拉杆的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：实时获取双侧轮转向负载数据；

步骤S2：计算得到双侧轮转向负载工作区间；

步骤S3：调整转向负载，使转向负载趋于实车行驶的极限工况，获取全工况负载工作区间；

步骤S4：根据全工况负载工作区间与含横拉杆的转向系统数学模型，反算出横拉杆受力区间；

步骤S5：根据所述含横拉杆的转向系统数学模型，确认泵源压力与转向负载对横拉杆拉压范围的影响区间；

步骤S6：确认横拉杆出现拉压交变的临界点；

步骤S7：基于横拉杆大范围受拉，小范围受压的实际受力区间，选取横拉杆安全系数；

步骤S8：根据所述横拉杆安全系数和横拉杆的受力区间，对横拉杆进行优化设计；

步骤S1具体包括以下步骤：

步骤S11：根据电液转向系统中阀控双转向助力缸与液压驱动的基本构成，建立转向负载数学模型和机构动力学模型；

步骤S12：将轴向力传感器设置在横拉杆上；

步骤S13：采集泵源压力、伺服比例阀A、B口压力、横拉杆力、转向角度、转向角速度、转向角加速度参数信息；

步骤S14：通过步骤S13采集的参数信息及所述轴向力传感器采集获取的横拉杆受力信号，实时计算获得双侧轮转向负载数据；

设横拉杆长度为L，左、右侧轮的梯形臂长度均为m，左、右助力缸与左、右转向臂铰接处到转向轮主销的长度为n，轮胎处于中位时转向梯形机构的底角为γ，两侧转向轮主销间的距离为B，转向助力缸与转向桥的铰接点到转向主销的直线距离为S₂，转向助力缸与转向桥的铰接点到转向桥轴线的垂直距离为S₁，右侧轮胎绕主销转动的转角为β，左侧轮胎绕主销转动的转角为α；

右侧轮转向负载计算公式为：

其中，右侧助力缸输出力F_R表达为：F_R＝P_A·A₁-P_B·A₂，式中：A₁、A₂分别为助力缸无杆腔、有杆腔有效面积，P_A为A口压力，P_B为B口压力；F_H为作用在转向节臂上的横拉杆力；θ₃为右侧转向助力缸作用力与作用点速度的夹角；θ_HR为横拉杆作用力与右转向节臂作用点速度的夹角；J_R为右侧轮胎及其附属结构绕各自主销的转动的等效转动惯量；C_R为右侧轮胎系统的等效阻尼系数；为右侧轮胎绕主销转动的角速度；为右侧轮胎绕主销转动的转角的时间的二阶导数；

左侧轮转向负载计算公式为：

其中，左侧助力缸输出力F_L表达为：F_L＝P_B·A₁-P_A·A₂，θ₃′为左侧转向助力缸作用力与作用点速度的夹角；J_L为左侧轮胎及其附属结构绕各自主销的转动的等效转动惯量；C_L为左侧轮胎系统的等效阻尼系数。

2.根据权利要求1所述的重型车辆横拉杆的优化设计方法，其特征在于：

步骤S12具体通过以下结构的试验横拉杆实现：

所述试验横拉杆包括共线对称设置的左横拉杆和右横拉杆；所述左横拉杆和右横拉杆相对的一端各自焊接有轴向力传感器固定部件；所述轴向力传感器通过轴向力传感器固定部件安装在左横拉杆和右横拉杆的对称轴上；所述左横拉杆和右横拉杆各自安装有左旋万向连接球头和右旋万向连接球头。

3.根据权利要求2所述的重型车辆横拉杆的优化设计方法，其特征在于：所述左横拉杆和右横拉杆为中空杆件，并通过内螺纹分别与左旋万向连接球头和右旋万向连接球头构成螺纹连接；左轴向力传感器固定部件和右轴向力传感器固定部件在外圆柱表面上带有两个平行的阶梯面；所述轴向力传感器与左轴向力传感器固定部件和右轴向力传感器固定部件分别构成螺纹连接，使左横拉杆和右横拉杆连接为一个刚性整体；所述试验横拉杆的中部以间隙配合套设有保护套筒；所述保护套筒带有布线凹槽。