[发明专利]斜线型导向臂的挂车空气悬架系统的设计方法

说明书

本发明提供了一种斜线型导向臂的挂车空气悬架系统的设计方法，空气悬架系统包括导向臂总成、气囊、减振器和高度阀，导向臂总成包括前端导向臂和气囊托臂，导向臂总成的横截面两端形状为倒角、圆弧或直角，该设计方法包含以下设计步骤：1)、求得前导向臂和气囊托臂的载荷分配比例系数k_Fb和k_Fa；2)、设计出各片前端导向臂的根部平直段厚度h₂和端部平直段长度L_1i；3)、设计出气囊托臂的根部平直段厚度h_2a和斜线段长度L_xa；4)、设计斜线型导向臂式空气悬架系统的复合刚度K_C；5)、设计出空气悬架系统的高度阀平衡杆的初始角度θ₀；6)、设计出空气悬架气囊直径D_a；7)、设计出空气悬架系统的减振器阻尼特性。

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种车辆空气悬架，特别是一种斜线型导向臂的挂车空气悬架系统的设计方法。

背景技术

由于空气悬架复合刚度和悬架偏频低，车辆具有良好的行驶平顺性和安全性；且车轮动载低，可显著降低了对路面的破坏，提高了路面使用寿命；同时，车身高度可调节，提高货物的装卸速度和效率；另外，当车辆空载运行时可提升前桥，降低行驶阻力和油耗，所以车辆空气悬架具有良好的经济效益和社会效益。挂车空气悬架主要是由导向臂总成和气囊构成，为了便于加工，目前大都采用斜线型变截面导向臂总成，其中，实际导向臂总成横截面两端形状有圆弧、直角和倒角三种类型。在考虑导向臂横向截面两端形状及其对夹紧刚度的影响情况下，由于受斜线型导向臂夹紧刚度和空气悬架系统复合刚度计算的制约，先前国内、外一直未能给出准确可靠的斜线型导向臂式空气悬架系统的设计方法，大都所凭经验进行近似设计，不能满足现代数字化生产的要求。为了满足车辆行业快速发展及对空气悬架系统设计的要求，必须建立一种精确、可靠的斜线型导向臂式空气悬架系统的设计方法，提高空气悬架系统的设计水平及车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种根据导向臂总成的宽度、安装尺寸、前端导向臂、气囊托臂长度、额定载荷、气囊刚度、许用应力，对各片前端导向臂和气囊托臂各项参数设计的斜线型导向臂的挂车空气悬架系统的设计方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：斜线型导向臂的挂车空气悬架系统的设计方法，空气悬架系统包括导向臂总成、气囊、减振器和高度阀，所述导向臂总成包括前端导向臂和气囊托臂，所述导向臂总成的横截面两端形状为倒角、圆弧或直角，所述前端导向臂的片数为n，n＝2或n＝1，所述气囊托臂为单片，其特征在于，该设计方法包含以下设计步骤：

1)、求得前导向臂和气囊托臂的载荷分配比例系数k_Fb和k_Fa；

根据前端导向臂长度L_b，气囊托臂长度L_a，对斜线型导向臂总成的前端导向臂和气囊托臂的载荷分配比例系数k_Fb和k_Fa进行如下求取，即：

2)、设计出各片前端导向臂的根部平直段厚度h₂和端部平直段长度L_1i；

a、根据前端导向臂宽度B，前端导向臂的横截面两端形状及倒角半径与厚度之比，即倒角半径厚度比k_r，0≤k_r≤1/2，根部平直段的厚宽比γ₂＝h₂/B，设计出各片前端导向臂根部平直段的等效宽度b₂如下，即：

当k_r＝1/2，横截面圆弧型，

当k_r＝0，横截面直角型，b₂＝B；