[发明专利]重型车辆横拉杆的优化设计方法

说明书

本发明提出一种重型车辆横拉杆的优化设计方法：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：根据横拉杆安全系数和受力区间，对横拉杆进行优化设计。能更加精准的对横拉杆进行优化设计。

技术领域

本发明涉及车辆工程及汽车转向装置领域，尤其涉及一种重型车辆横拉杆的优化设计方法。

背景技术

重型多轴车辆因其通过性强、稳定性高、承载能力大等特点，目前已被广泛应用于基础设施建设(如大吨位全地面起重机、大型运梁车和矿用自卸车等民用装备)及军事重工领域。复杂多变的路面环境对重型多轴车辆转向性能提出了更高的要求，而横拉杆作为车辆转向传动机构中的一部分，直接关系到车辆的转向情况，在转向机构中起着传递运动和动力的重要作用。横拉杆是保障汽车安全行驶的重要安保件之一，对汽车的行驶安全至关重要。

横拉杆受力分析与优化设计方法常沿用小型车辆横拉杆的设计方法，但因两种车辆行驶工况差异大，导致小型车辆横拉杆优化设计方法无法有效适用于重型车辆，使重型车辆横拉杆的设计尺寸远大于最优尺寸，使材料减量优化有限，不利于横拉杆优化设计与定制化设计。另一方面，多轴车辆具有不同转向模式、可在全路面行驶、载重量常大范围变化等特点，使车辆行驶时各轴常产生不同转向负载，而转向负载将影响转向机构中横拉杆力学特性，横拉杆精细化设计需要精确的负载数据支撑，精确负载数据可提高横拉杆力学特性分析的准确性，进而提升横拉杆精细化设计的效果。因此，精确转向负载计算方法的使用，可提高横拉杆优化设计的效果，但目前对转向负载计算方法以半经验公式计算为主，该方法未考虑路面负载与转向系统的影响，其无法满足横拉杆优化设计对负载数据准确性的需求。

当前，对重型多轴车辆横拉杆的优化设计主要围绕着横拉杆受力校核方式与转向负载计算方式两个方面展开；(1)横拉杆受力校核方式：采用横拉杆等拉压强度设计校核方法对横拉杆进行优化设计。该方法通过半经验公式计算第一转向桥基础负载数据，用转向负载除以转向节臂长度获取横拉杆力学特性，并以第一桥力学特性作为全桥设计标准，基于等拉压强度设计校核方法进行全车的横拉杆优化设计与强度校核；(2)转向负载计算方式：通过建立不同等级路面模型(如采用EPS试验台)并结合不同路面附着系数模型，将负载与路面等级信息联合计算，以此作为横拉杆优化设计的基础负载数据源(如参考专利CN107153009A)；或采用轮胎/路面低速摩擦转向负载计算方法，在现有经验公式基础上，考虑了车速与车轮转角对转向负载的影响，将负载与低速行驶状态联合计算，以此作为基础负载数据源(如参考专利CN201811007355.8和CN108458884A)。

现有的专利技术有助于提高横拉杆尺寸优化设计的质量，但依旧存在以下一些不足，主要表现为：

1)横拉杆未实现考虑转向工况的优化设计。现有的重型多轴车辆横拉杆受力校核设计方法，并未考虑电液转向系统中液压系统如泵源压力等参数对横拉杆力学特性的影响，且使用等拉压强度设计校核方式时，因横拉杆为细长杆件，在相同的拉压强度标准下，能满足拉应力强度要求的优化设计方法是较难满足压杆稳定强度要求的。因此，对横拉杆进行等拉压强度受力校核方式的优化设计方法，将使设计过程繁琐、安全裕量过大，未实现考虑转向工况的优化设计，横拉杆的优化设计水平不高。

2)对多轴车辆无法有效的进行各轴横拉杆的定制化设计。各轴横拉杆设计方法，以第一转向桥在最大转向负载条件下横拉杆的力学特性，作为各轴横拉杆设计校核的统一标准。然而，多轴车辆各轴由于转向模式不同，各轴的转向负载也不同，将使各轴横拉杆拥有特有的力学特性，使各横拉杆实际所需的强度标准不一。因此，上述设计方法无法有效对多轴车辆各轴横拉杆进行定制化设计。