一种客车双曲悬架结构及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种客车双曲悬架结构，包括：左双曲梁；外伸梁；右双曲梁，其包括：U型部，其为下凹的U型结构；外伸梁，其与所述U型部两端圆弧过渡部相接，所述外伸梁向车身外侧并斜向上带有倾角伸出；两个横向拉杆，其分别设置在左双曲梁和右双曲梁之间，横向拉杆与圆弧过渡部铰接，本发明专利技术采用两根横向拉杆，使结构质量减轻，从而可以有利于轻量化，且相比于U型结构如双曲梁U型部垂直梁上所承受的弯矩也进一步减小，并提供双曲悬架设计方法，给出双曲梁部件承重所需最小尺计算公式，相比于传统C型梁空气弹簧的布置形式本发明专利技术所需的纵向间距缩短，从而有利于增大行李舱空间的容积，保证了工艺较为简单、生产成本更为低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种客车双曲悬架结构及其设计方法
本专利技术涉及悬架结构，尤其涉及一种客车双曲悬架结构和一种客车双曲悬架结构设计方法。
技术介绍
传统客车大部分采用C型梁结构设计，客车在各工况行驶中C型梁受力较为复杂，存在弯矩的同时也存在一定的扭矩，且扭矩传递到后桥上时又在一定程度上增加了后桥的弯矩，同时由于结构限制，使左右气簧间距较小，降低了整车的侧倾刚度，以及前后气簧所需要的纵向间距较大，从而占用了一定的行李舱空间。针对上述设计不甚完善的地方，本专利技术人曾在专利201410063564.X中提出了一种双U型悬架结构，结构通过减小气簧的纵向间距及增大气簧的横向间距，不仅有效的增加了行李舱的空间而且有效增加了车身的侧倾刚度，从而有利于整车轻量化的实现。同时相比于C型结构在行驶中，弯曲扭转应力同时存在，所需的截面尺寸较大的问题，此U型悬架结构只存在扭矩，因此可适当减小截面尺寸，有利于结构的轻量化。但此悬架结构U型部的垂直梁仍存在一定的弯矩，同时底部的U型横梁也存在较大的弯矩，从而使与之相连的两根长纵梁存在一定的扭矩，轻量化效果仍不够理想。因此，本专利技术提出一种新型的双曲型客车悬架结构轻量化设计。
技术实现思路
本专利技术提供的双曲悬架结构，取消了前后底横梁，采用两根横向拉杆，使结构质量减轻，从而可以有利于轻量化，且相比于U型结构如双曲梁U型部垂直梁上所承受的弯矩也进一步减小。本专利技术提供的双曲悬架设计方法，给出双曲梁部件承重所需最小尺计算公式，相比于传统C型梁空气弹簧的布置形式本专利技术所需的纵向间距缩短，从而有利于增大行李舱空间的容积，保证了工艺较为简单、生产成本更为低廉。本专利技术提供的技术方案为：一种客车双曲悬架结构，包括：左双曲梁，其包括：U型部，其为下凹的U型结构；外伸梁，其与所述U型部两端圆弧过渡部相接，所述外伸梁向车身外侧并斜向上带有倾角伸出；右双曲梁，其包括：U型部，其为下凹的U型结构；外伸梁，其与所述U型部两端圆弧过渡部相接，所述外伸梁向车身外侧并斜向上带有倾角伸出；两个横向拉杆，其分别设置在所述左双曲梁和所述右双曲梁之间，所述横向拉杆与所述圆弧过渡部铰接，其中，铰接的轴线平行于客车的纵轴线。优选的是，还包括后桥固定架，其设置在所述U型部中部，包括：加强板，其为菱形，设置在所述U型部中部的上表面和下表面；加强块，其设置在所述加强板之间；固定夹板，其设置在所述后桥位置；螺栓，其设置在所述固定夹板底部，并贯穿所述加强块和所述加强板。优选的是，所述横向拉杆，包括：拉杆，所述拉杆两端具有旋向相反的螺纹；连接架，其为一端具有开口的框架，所述框架闭口部设置有螺纹孔，所述螺纹孔与所述螺纹配合，以使所述连接架连接在所述拉杆两端，所述框架开口部与所述圆弧过渡部铰接。优选的是，还包括锁止螺母，其套设在所述拉杆上。优选的是，所述拉杆上具有六角凸块，以便于拉杆两端的螺纹旋入。优选的是，所述外伸梁采用变截面矩形钢管。优选的是，所述双曲梁最高处上平面高于后桥，以致龙骨仍能够实现前后贯通，不会降低整车的强度和刚度。优选的是，所述外伸梁顶部为焊接钢板，并在所述焊接钢板上设置空气弹簧，相对于所述空气弹簧内侧设置减震器。优选的是，还包括：V型推杆，其一端通过固定衬垫固定在后桥桥壳上，另一端通过橡胶衬垫与车身连接，以控制车身与后桥间的相对运动；纵向推力杆，其设置在所述后桥两侧固定架上，所述纵向推力杆通过橡胶衬垫连接于车身。一种客车双曲悬架结构设计方法，包括以下尺寸：横向拉杆的最小直径，其中，F为整个悬架上的轴荷，L1为气簧到弯角处的距离，L2弯角处到双曲梁底架的距离，σs为钢材的屈服极限；n为安全系数；Kv为动载荷系数；变截面梁最外侧横截面的最小高度h1的计算公式为，其中，t为钢管厚度，B为矩形钢管的截面宽度；变截面梁最内侧弯角处横截面的最小高度h2的计算公式为，其中，t为钢管厚度，B为矩形钢管的截面宽度；变截面矩形梁与水平所要成的角度计算公式为：其中，h为气簧的高度。本专利技术的有益效果1、本设计能够整体降低双曲梁的弯矩和有效减少传到后桥上的弯矩；特别是通过控制拉杆预紧力去平衡弯矩使传递到最底下的两根纵梁的扭矩为零从而可以使后桥几乎不再承受额外的弯矩，并且悬架的所有构件都只受到一个方向的弯曲载荷作用，进一步简化了悬架结构的受力，从而有利于后桥和双曲梁悬架结构的轻量化。2、本设计且相比于现有结构，取消了前后底横梁，取而代之的是上面的两根横向拉杆，使结构质量减轻，从而可以有利于轻量化。且相比于U型结构如双曲梁U型部垂直梁上所承受的弯矩也进一步减小，设计时可适当减小截面尺寸，从而有利于轻量化。3、双曲梁两边延伸出的承托空气弹簧的外伸梁采用上切边并补充平面的变截面，等强度设计，这种焊接补充方式相比于其他方式可使钢板牢牢固定，且不易产生破坏，相比于传统设计所用材料减少，从而更加有利于轻量化。4、本专利技术相比于C型梁空气弹簧的布置形式，本专利技术的布置方法增大了空气弹簧横向间距，使整车侧倾刚度进一步提升，从而更加有利于整车方面的轻量化，相比于传统C型梁空气弹簧的布置形式本专利技术所需的纵向间距缩短，从而有利于增大行李舱空间的容积，双曲梁悬架结构所用到的均为横纵矩形梁以及平直拉杆等保证了工艺较为简单、生产成本较为低廉。附图说明图1为本专利技术所述的双曲悬架结构的装配图。图2为本专利技术所述的双曲悬架结构的轴侧图。图3为本专利技术所述的横向拉杆的结构示意图。图4为本专利技术所述的后桥固定架的结构示意图。图5为本专利技术所述的为双曲梁外伸变截面梁的结构示意图。图6为本专利技术所述的双曲梁结构受力示意图。图7为本专利技术所述的后桥参数示意图。图8为本专利技术所述的双曲梁外伸部上平面和后桥轴线参数示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1-2所示，本专利技术提供的双曲悬架结构，包括：左双曲梁110、右双曲梁120、横向拉杆130、和后桥固定架140。其中，左双曲梁110和右双曲梁120左右对称放置，双曲梁包括位于中间的U型部，和设置在两侧的外伸梁150，双曲梁中部采用下凹的U型结构，且左右双曲梁的中部U型区平面应与整车纵向对称平面平行，与U型部相接的两端外伸梁150，外伸梁150和与U型部两端圆弧过渡相接，应向车身外侧弯曲并斜向上带有倾角伸出，为加强机械强度双曲梁均采用矩形钢材。如图3所示，横向拉杆130包括平行设置的前拉杆和后拉杆，设置在左双曲梁110和右双曲梁120之间，在双曲梁的横向弯角侧面打有孔洞并插入固定螺栓135，固定螺栓135与连接架相连，横向拉杆130包括：连接架131，其端部具有螺纹孔，连接架131设置在拉杆132两端；拉杆132两端具有旋向相反的螺纹,从而使横向拉杆130可以在连接架131上的螺纹孔内进行旋进旋出，使拉杆两侧达到所需的预紧力，拉杆两端车有六角凸块134，以方便用扳手进行旋进旋出，拉杆132两端设有锁止螺母133，调整预紧力后，用两边的锁止螺母133进行锁止并涂锁止胶进行固定，从而可以消除双曲梁最下面纵梁的扭矩。如图4所示，左右双曲梁最底下的纵梁上下表面均布置有加强板141，且加强板设置为菱形，加强板之间布置有4个加强块142，4个螺栓分别贯穿加强板141与加强块142，螺栓布置在底纵梁内外两侧，并将其固定在后桥18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种客车双曲悬架结构，其特征在于，包括：左双曲梁，其包括：U型部，其为下凹的U型结构；外伸梁，其与所述U型部两端圆弧过渡部相接，所述外伸梁向车身外侧并斜向上带有倾角伸出；右双曲梁，其包括：U型部，其为下凹的U型结构；外伸梁，其与所述U型部两端圆弧过渡部相接，所述外伸梁向车身外侧并斜向上带有倾角伸出；两个横向拉杆，其分别设置在所述左双曲梁和所述右双曲梁之间，所述横向拉杆与所述圆弧过渡部铰接，其中，铰接的轴线平行于客车的纵轴线。

【技术特征摘要】
1.一种客车双曲悬架结构，其特征在于，包括：左双曲梁，其包括：U型部，其为下凹的U型结构；外伸梁，其与所述U型部两端圆弧过渡部相接，所述外伸梁向车身外侧并斜向上带有倾角伸出；右双曲梁，其包括：U型部，其为下凹的U型结构；外伸梁，其与所述U型部两端圆弧过渡部相接，所述外伸梁向车身外侧并斜向上带有倾角伸出；两个横向拉杆，其分别设置在所述左双曲梁和所述右双曲梁之间，所述横向拉杆与所述圆弧过渡部铰接，其中，铰接的轴线平行于客车的纵轴线。2.根据权利要求1所述的双曲悬架结构，其特征在于，还包括后桥固定架，其设置在所述U型部中部，包括：加强板，其为菱形，设置在所述U型部中部的上表面和下表面；加强块，其设置在所述加强板之间；固定夹板，其设置在所述后桥位置；螺栓，其设置在所述固定夹板底部，并贯穿所述加强块和所述加强板。3.根据权利要求1或2所述的双曲悬架结构，其特征在于，所述横向拉杆，包括：拉杆，所述拉杆两端具有旋向相反的螺纹；连接架，其为一端具有开口的框架，所述框架闭口部设置有螺纹孔，所述螺纹孔与所述螺纹配合，以使所述连接架连接在所述拉杆两端，所述框架开口部与所述圆弧过渡部铰接。4.根据权利要求3所述的双曲悬架结构，其特征在于，还包括锁止螺母，其套设在所述拉杆上。5.根据权利要求3所述的双曲悬架结构，其特征在于，所述拉杆上具有六角凸块，以便于拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：那景新，任俊铭，苏亮，吴长风，王登峰，刘浩垒，浦垒鑫，杨佳宙，纪俊栋，袁正，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22