[发明专利]一种用于悬架与副车架零部件结构的优化方法

权利要求书

1.一种用于悬架与副车架零部件结构的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取悬架与副车架铰接点载荷计算模型的相关数据；

S2、对衬套刚度曲线进行分段处理，构建衬套刚度的分段线性模型；

S3、悬架与副车架由初始位置运动到新位置后，利用欧拉角与参考点新坐标表示出悬架与副车架其余各铰接点的新坐标；

S4、通过衬套内外管中心的新坐标，计算得到固定坐标系下的衬套平动变形量；利用衬套的欧拉角度及安装角度，将固定坐标系下的衬套平动变形量表示为衬套局部坐标系下的平动变形量；判断变形量与衬套预位移之和所对应的刚度曲线的分段区间，获得衬套的线刚度及修正项，再计算得到局部坐标系下的衬套力，最后将该衬套力转换至固定坐标系下进行表示；

S5、通过衬套内外管的欧拉角度，计算得到衬套内外管局部坐标系各个坐标轴的方向向量；利用坐标轴的方向向量表示出衬套内外管的扭转变形量，判断变形量与衬套预位移之和所对应的刚度曲线的分段区间，获得衬套的扭转刚度及修正项；再计算得到局部坐标系下的衬套力矩，最后将该衬套力矩转换至固定坐标系下进行表示；

S6、计算不考虑衬套的悬架与副车架各铰接点载荷；

S7、计算考虑衬套非线性的悬架与副车架各铰接点载荷；

对悬架与副车架中的左右控制臂、左右转向节、稳定杆、副车架进行受力分析，推导悬架与副车架中各个零部件的力及力矩平衡方程和几何约束方程；将所有的方程构建成系统的平衡方程组G(X)，该方程组为非线性方程组，X为待求解的未知量，计算方程组的一阶偏导数得到雅克比矩阵AM，表达式如式(14)所示：

再运用牛顿迭代法得到方程组求解的迭代公式，牛顿迭代公式为：

X_ε+1＝X_ε-AM^-1(X_ε)*G(X_ε)(ε＝0,1,2…) (15)；

式中ε为迭代次数，X_ε为第ε次迭代得到的未知量的解，AM^-1(X_ε)为第ε次迭代时，雅克比矩阵的逆；

利用迭代公式对方程组进行迭代求解，具体迭代步骤如下：

S7.1、求解不考虑衬套建立的线性方程组,所得结果作为X₀，令ε＝0；

S7.2、由X_ε判断各衬套变形量对应的刚度值及修正项，求得G(X_ε)、AM^-1(X_ε)；

S7.3、将X_ε、G(X_ε)、AM^-1(X_ε)代入牛顿迭代公式，求解得X_ε+1；

S7.4、设定容差e，若‖X_ε+1-X_ε‖e成立，则迭代结束，得到方程的解为X_ε+1，否则令ε＝+1，转至步骤S7.2；

S8、将步骤S7中得到的不考虑衬套的悬架与副车架各铰接点载荷作为迭代的初始解，轮心载荷取车辆空载时的轮荷，衬套预位移初值先假定为零，再利用迭代公式求解各衬套的预位移；衬套预位移计算的具体步骤为：

S8.1、设迭代次数n＝0，令系统平衡方程组G(X)中的第n次迭代时各衬套的预变形初值与转动预位移初值等于零；轮心载荷取车辆空载时的轮荷；

S8.2、利用迭代公式，得到系统平衡方程组G(X)的解；

S8.3、由S8.2中的方程组G(X)的解得到第n+1次迭代时各衬套的预变形初值与转动预位移初值

S8.4、设容差E，若且成立,则迭代结束，得到各衬套的预位移为与否则令n＝n+1，转至步骤S8.2；

S9、将步骤S7中得到的不考虑衬套的悬架与副车架各铰接点载荷，轮心载荷取各工况下的轮荷，衬套预位移设为步骤S8中求得的预位移大小，利用迭代公式求解悬架与副车架各铰接点载荷的数值解；

S10、将步骤S9中得到的各铰接点载荷的数值解作为悬架与副车架零部件强度分析的载荷边界条件；在有限元软件中分析设计的悬架与副车架零部件在该载荷边界条件下，能否保证其强度性能，进而对零部件进行修改及优化设计。