CN110065354A - 重型车辆的独立悬架导向机构及其优化设计方法 - Google Patents

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张军伟
单红波
李洪彪
吴学雷
杨波
刘懿敏
胡文俊
赵焱明
胡习明
罗小江
吴昊
万芳
赵民
江思荣
王旭
杨必武
赵敬民
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Abstract

本发明涉及一种重型车辆的独立悬架导向机构及其优化设计方法，导向机构包括上横臂和下横臂，上横臂和下横臂的里端分别与车架铰接，上横臂和下横臂的外端分别与轮组铰接，上横臂铰接有油气弹簧，油气弹簧与车架铰接，其具有结构简单、性能稳定、承载能力、导向行程大的优点；导向机构的优化设计方法具有流程简单、可靠性好、精确度高的优点。

Description

重型车辆的独立悬架导向机构及其优化设计方法
技术领域
本发明涉及一种悬架，具体涉及一种用于重型车辆的独立悬架导向机构，以及该独立悬架导向机构的优化设计方法。
背景技术
作为车辆底盘的分系统，悬架设置在车身与车轮之间，起着缓冲路面冲击、衰减车身振动和导向车轮跳动的重要作用。对于多轴重型车辆而言，因载荷大、行驶路况复杂等特点对悬架的性能提出了更高要求。作为悬架导向机构的上横臂和下横臂，其硬点坐标和几何尺寸决定了车轮跳动的轨迹，而车轮跳动的轨迹影响着车辆的操纵稳定性。但现有独立悬架的导向机构在实际应用中还存在着一定的问题，往往不能同时满足重型车辆大承载能力和大车轮跳动行程的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种重型车辆的独立悬架导向机构及其优化设计方法，导向机构具有结构简单、性能稳定、承载能力、导向行程大的优点；导向机构的优化设计方法具有流程简单、可靠性好、精确度高的优点。
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的重型车辆的独立悬架导向机构，包括上横臂和下横臂，所述上横臂和下横臂的里端分别与车架铰接，上横臂和下横臂的外端分别与轮组铰接，上横臂铰接有竖向的油气弹簧，油气弹簧与车架铰接。
进一步的，本发明重型车辆的独立悬架导向机构，其中，所述上横臂包括上前支臂和上后支臂，上前支臂和上后支臂的里端分别与车架铰接，上前支臂和上后支臂的外端之间通过轴承安装有轴套体，轴套体与轮组连接。
进一步的，本发明重型车辆的独立悬架导向机构，其中，所述上前支臂和上后支臂之间设有第一连接轴，所述第一连接轴与油气弹簧铰接。
进一步的，本发明重型车辆的独立悬架导向机构，其中，所述上前支臂和上后支臂形成八字型，上前支臂和上后支臂里端之间的距离大于其外端之间的距离。
进一步的，本发明重型车辆的独立悬架导向机构，其中，所述下横臂包括下前支臂和下后支臂，下前支臂和下后支臂的里端分别与车架铰接，下前支臂和下后支臂的外端分别与轮组铰接。
进一步的，本发明重型车辆的独立悬架导向机构，其中，所述下前支臂和下后支臂之间设有第二连接轴。
进一步的，本发明重型车辆的独立悬架导向机构，其中，所述下前支臂和下后支臂形成八字型，下前支臂和下后支臂里端之间的距离大于其外端之间的距离。
进一步的，本发明重型车辆的独立悬架导向机构，其中，所述下前支臂和下后支臂之间还设有挡块，挡块和车架之间设有悬架限位器。
本发明提供的上述重型车辆的独立悬架导向机构的优化设计方法，包括以下步骤：
一、以车轮上下跳动时的位置和侧倾中心高度为参数，计算得到上横臂和下横臂的硬点坐标；
二、根据上横臂和下横臂的硬点坐标，设计上横臂和下横臂的三维模型，并核算极限工况下上横臂和下横臂的强度。
进一步的，本发明重型车辆的独立悬架导向机构的优化设计方法，其中，当上横臂和下横臂的局部应力不满足强度要求时，对其进行迭代优化直至满足强度要求。
本发明重型车辆的独立悬架导向机构及其优化设计方法与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置上横臂和下横臂，让上横臂和下横臂的里端分别与车架铰接，让上横臂和下横臂的外端分别与轮组铰接，并使上横臂铰接油气弹簧，使油气弹簧与车架铰接。由此就构成了一种结构简单、性能稳定、承载能力、导向行程大的重型车辆的独立悬架导向机构。本发明通过让上横臂铰接油气弹簧，使油气弹簧铰接车架，并通过对上横臂和下横臂的硬点坐标进行优化，在满足大承载能力的基础上实现了大导向行程，可完全满足重型车辆对车轮大行程跳动的要求。导向机构的优化设计方法具有流程简单、可靠性好、精确度高的优点。
下面结合附图所示具体实施方式对本发明重型车辆的独立悬架导向机构及其优化设计方法作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明重型车辆的独立悬架导向机构的结构示意图。
具体实施方式
首先需要说明的，本发明中所述的上、下、左、右、前、后等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本发明的技术方案以及请求保护范围进行的限制。
如图1所示本发明重型车辆的独立悬架导向机构的具体实施方式，包括上横臂1和下横臂2。让上横臂1和下横臂2的里端分别与车架101铰接，让上横臂1和下横臂2的外端分别与轮组102铰接。并使上横臂1与竖向的油气弹簧3铰接，使油气弹簧3与车架铰接。通过以上结构设置就构成了一种结构简单、性能稳定、承载能力、导向行程大的重型车辆的独立悬架导向机构。本发明通过让上横臂1铰接油气弹簧3，使油气弹簧3铰接车架101，并通过对上横臂1和下横臂2的硬点坐标进行优化，在满足大承载能力的基础上实现了大导向行程，可完全满足重型车辆对车轮大行程跳动的要求。
作为具体实施方式，本发明让上横臂1采用了包括上前支臂11和上后支臂12的结构形式，使上前支臂11和上后支臂12的里端分别与车架101进行了铰接，并在上前支臂11和上后支臂12的外端之间通过轴承安装了轴套体13，使轴套体13与轮组102进行了连接。这一结构的上横臂1具有结构简单、适应性强的优点。为增强上横臂1的结构强度和稳定性，本具体实施方式在上前支臂11和上后支臂12之间设置了第一连接轴14，并使油气弹簧3与第一连接轴14铰接。在实际应用中，本发明让前支臂11和上后支臂12组合形成了八字型结构，并使上前支臂11和上后支臂12里端之间的距离大于其外端之间的距离。这一设置在保证上横臂承载能力的基础上减小了其体积和占用空间。
作为具体实施方式，本发明同样让下横臂2采用了包括下前支臂21和下后支臂22的结构形式，并使下前支臂21和下后支臂22的里端分别与车架101进行了铰接，使下前支臂21和下后支臂22的外端分别与轮组进行了铰接。这一结构的上横臂1同样具有结构简单、适应性强的优点。为增强下横臂2的结构强度和稳定性，本具体实施方式在下前支臂21和下后支臂22之间设置了第二连接轴23。在实际应用中，本发明让下前支臂21和下后支臂22组合形成了八字型结构，并使下前支臂21和下后支臂22里端之间的距离大于其外端之间的距离，以在保证下横臂承载能力的基础上减小其体积和占用空间。另外，本具体实施方式还在下前支臂21和下后支臂22之间设置了挡块(图中未示出)，并在挡块和车架101之间设置了悬架限位器，以对车轮的上跳行程进行限制，保证车辆的行驶安全性。
基于同一构思，本发明还提供了上述重型车辆的独立悬架导向机构的优化设计方法，具体包括以下步骤：
一、以车轮上下跳动时的位置和侧倾中心高度为参数，计算得到上横臂1和下横臂2的硬点坐标。
二、根据上横臂1和下横臂2的硬点坐标，设计上横臂1和下横臂2的三维模型，并核算极限工况下上横臂1和下横臂2的强度。
当上横臂1和下横臂2的局部应力不满足强度要求时，对其进行迭代优化直至满足强度要求。
本发明通过以上方法对上横臂1和下横臂2进行优化设计，可同时满足重型车辆对大承载能力和大车轮跳动行程的使用要求，使车辆获得了良好的操纵稳定性，且具有流程简单、可靠性好、精确度高的优点。需要说明的是，上述优化设计方法是通过运动学仿真进行的，保证了结果的可靠性和精确度。
以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域技术人员依据本发明的技术方案做出的各种变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.重型车辆的独立悬架导向机构，其特征在于，包括上横臂(1)和下横臂(2)，所述上横臂(1)和下横臂(2)的里端分别与车架铰接，上横臂(1)和下横臂(2)的外端分别与轮组铰接，上横臂(1)铰接有竖向的油气弹簧(3)，油气弹簧(3)与车架铰接。
2.根据权利要求1所述的重型车辆的独立悬架导向机构，其特征在于，所述上横臂(1)包括上前支臂(11)和上后支臂(12)，上前支臂(11)和上后支臂(12)的里端分别与车架铰接，上前支臂(11)和上后支臂(12)的外端之间通过轴承安装有轴套体(13)，轴套体(13)与轮组连接。
3.根据权利要求2所述的重型车辆的独立悬架导向机构，其特征在于，所述上前支臂(11)和上后支臂(12)之间设有第一连接轴(14)，所述第一连接轴(14)与油气弹簧(3)铰接。
4.根据权利要求3所述的重型车辆的独立悬架导向机构，其特征在于，所述上前支臂(11)和上后支臂(12)形成八字型，上前支臂(11)和上后支臂(12)里端之间的距离大于其外端之间的距离。
5.根据权利要求1所述的重型车辆的独立悬架导向机构，其特征在于，所述下横臂(2)包括下前支臂(21)和下后支臂(22)，下前支臂(21)和下后支臂(22)的里端分别与车架铰接，下前支臂(21)和下后支臂(22)的外端分别与轮组铰接。
6.根据权利要求5所述的重型车辆的独立悬架导向机构，其特征在于，所述下前支臂(21)和下后支臂(22)之间设有第二连接轴(23)。
7.根据权利要求6所述的重型车辆的独立悬架导向机构，其特征在于，所述下前支臂(21)和下后支臂(22)形成八字型，下前支臂(21)和下后支臂(22)里端之间的距离大于其外端之间的距离。
8.根据权利要求1所述的重型车辆的独立悬架导向机构，其特征在于，所述下前支臂(21)和下后支臂(22)之间还设有挡块，挡块和车架之间设有悬架限位器。
9.权利要求1所述重型车辆的独立悬架导向机构的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、以车轮上下跳动时的位置和侧倾中心高度为参数，计算得到上横臂(1)和下横臂(2)的硬点坐标；
二、根据上横臂(1)和下横臂(2)的硬点坐标，设计上横臂(1)和下横臂(2)的三维模型，并核算极限工况下上横臂(1)和下横臂(2)的强度。
10.根据权利要求9所述的重型车辆的独立悬架导向机构的优化设计方法，其特征在于，当上横臂(1)和下横臂(2)的局部应力不满足强度要求时，对其进行迭代优化直至满足强度要求。
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