本发明属于轮式防地雷反伏击车技术领域，特别涉及一种轮式防地雷反伏击车独立悬架系统。
背景技术：
国内轮式防地雷反伏击车的悬架系统，多数是借用成熟的装甲汽车悬架系统。装甲汽车悬架系统，其结构与性能参数有其自身的特点，给轮式防地雷反伏击车的总体布置也带来困难，也不能完全满足轮式防地雷反伏击车的技术要求。还由于轮式防地雷反伏击车下车体独特v形封闭结构，布置也相对困难一些。目前该类型车辆悬架结构多采用非独立悬架系统结构形式，虽然设计布置方便，但是整车的平顺性，行驶稳定性，通过性、乘坐舒适性等性能指标不高。还有非独立悬架系统结构形式的车轿要随悬架系统一起运动，就必须给车轿上下运动留足空间，由于整车的高度受到严格限制，这就要降低车厢的高度，减小了轮式防地雷反伏击车的内部空间，这也给车厢内部的布置带来困难。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述背景技术的缺点，提出一种轮式防地雷反伏击车独立悬架系统。
本发明所涉及的轮式防地雷反伏击车独立悬架系统是利用双横臂独立悬架的运动原理，根据轮式防地雷反伏击车独立悬架系统车体的自身特点，设计上下横臂不等长，为节约空间和转向系统的布置，将螺旋弹簧、减振器设计成一体式的。根据防雷汽车车体v形的特点，设计专用的横臂安装支架与v形车体焊接成一体。轿的布置尽量向v形车体靠，这样能提高整车的离地间隙。
本发明所涉及的轮式防地雷反伏击车独立悬架系统，横臂安装支架与v形车体焊接成一体，巧妙的运用了v形车体的特点，合理利用了空间，而且增强车体强度；上下横臂不等长，车辆行驶时，车轮和主销的角度以及轮距变化不会太大；将螺旋弹簧、减振器设计成一体式的，节约空间，有利于转向的布置；独立悬架车轮可以各自独立运动，减小了整车的振动，提高乘员的乘座但舒适性。所有的车轮与地面的良好的接触，增大了驱动力；离地间隙有所提高；这样就大大提高了防雷汽车的越野性能。
附图说明
图1悬架系统的总体结构的轴测视图；
图2悬架安装支架与v形车体、桥的布置结构的轴测视图；
图3v形车体焊接总成的轴测视图；
图4桥安装左视图；
图5上横臂与轮边，螺旋弹簧的布置结构的轴测视图；
图6下横臂与轮边，螺旋弹簧的布置结构的轴测视图
图7左下横臂总成的轴测视图；
图8左上横臂总成轴测视图；
图9缓冲限位座总成布置的轴测视图；
图10螺旋弹簧减振器总成组成的轴测视图；
图11前悬架垂直刚度随轮跳的变化曲线；
图12后悬架垂直刚度随轮跳的变化曲线；
图13悬架缓冲块与上横臂位置关系；
图14减振器布置形式；
图1至图10中：1、左螺旋弹簧减振器；2、左上横臂总成；3、左上缓冲限位座总成；4、车体焊接总成；5、右上缓冲限位座总成；6、右螺旋弹簧减振器总成；7、右上横臂总成；8、左轮边传动轴总成；9、右轮边总成；10、右下横臂总成；11、左悬架安装支架焊接总成；12、右悬架安装支架焊接总成；13、悬架加强横梁焊接总成；14、桥总成；15、左横臂安装支架焊接总成；16、右横臂安装支架焊接总成；17、左下横臂总成；18、左轮边总成；19、左轮边传动轴总成；20、v形车体焊接总成；21、；22、桥安装支架；23、螺旋弹簧安装支座；24、左侧板；25、车体加强盒；26、v形车体；27、右侧板；28、横臂安装支架加强盒；29、右横臂安装板；30、左横臂安装板；31、车体加强板；32、前下横臂安装支座；33、加强板；34、上横臂安装支座底板；35、上横臂安装支座；36、螺栓；37、左转向节臂；38、双颈球头；39、球头总成；40、左下横臂；41、左上横臂；42、上安装轴；43、螺旋弹簧；44、下安装轴；45、上安装盖；46、减振器；47、下安装盖。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例
本实施例所涉及的轮式防地雷反伏击车独立悬架系统，包括左前悬架系统、右前悬架系统、左后悬架系统、右后悬架系统；左前悬架系统与右前悬架系统结构对称、左后悬架系统与右后悬架系统结构对称；左后悬架系统与右后悬架系统与左前悬架系统与右前悬架系统结构相同，只是螺旋弹簧的刚度略有不同；现重点介绍左前悬架系统的结构。
如图1所示，左横臂安装支架焊接总成15和右横臂安装支架焊接总成12焊接于v形车体焊接总成4的下方，为增加悬架安装支架的强度，下端用悬架加强横梁焊接总成13与左、右横臂安装支架焊接总成栓接，这样就将左右悬架系统的安装与v形车体焊接总成4形成一个整体，从而提高力学性能；独立悬架采用断开式车桥，车桥不会随悬架运动，桥总成14安装在左、右横臂安装支架焊接总成之间，为了提高离地间隙，桥总成14尽量靠近v形车体；左上横臂总成2、左下横臂总成17分别栓接于左横臂安装支架焊接总成15上，左上横臂总成2、左下横臂总成17靠v形车体的一端采用双颈球头38，使得上下横臂总成可以上下摆动；左轮边总成18通过球头螺栓总成与左上横臂总成2、左下横臂总成17栓接，球头中心连线就相当于车轮的主销，这样轮边总成18通过上下横臂总成围绕双颈球头38上下跳动，同时还可以围绕球头中心连线转动，实现转向功能；左轮边传动轴总成19布置于上下横臂总成之间，分别与左轮边总成18和桥总成14栓接，动力通过桥、轮边传动轴总成传送给轮边总成18；左螺旋弹簧减振器总成1安装在上螺旋弹簧安装座和左下横臂总成17上面，上螺旋弹簧安装座与v形车体焊接总成焊接成一体；左上缓冲限位座总成3，左下缓冲限位座总成16，其作用是限制悬架系统的上下跳动量。
右上缓冲限位座总成5，右螺旋弹簧减振器总成6，右下缓冲限位座总成11，右上横臂总成7，左轮边传动轴总成8，右轮边总成9，右下横臂总成10。由图1可见，该结构设计紧凑，合理应用了空间，安装方便可靠。
图2所示为悬架安装支架与v形车体、桥的布置结构，螺旋弹簧上安装支座、v形车体、左右横臂安装支架及其加强板、加强盒构成v形车体焊接总成20，桥总成14布置在v形车体的正下方，两件桥安装支架22将桥总成14栓接在左、右横臂安装支架焊接总成之间。
图3所示为v形车体焊接总成。v形车体焊接总成20由左侧板24、车体加强盒25、v形车体26、右侧板27相互焊接组成；左横臂安装支架焊接总成由两件前下横臂安装支座32、上横臂安装支座35、三件加强板33、左横臂安装板30、两件横臂安装支架加强盒28、上横臂安装支座底板34焊接组成，右横臂安装支架焊接总成与左横臂安装支架焊接总成对称，左、右横臂安装支架焊接总成焊接于v形车体焊接总成20下方；螺旋弹簧安装支座焊接总成23与左侧板24、v形车体26焊接；右横臂安装板29；车体加强板31；上述零件焊接成一体构成了v形车体焊接总成，经cae受力方面分析，此结构可靠。
车桥安装如图4所示，桥14通过桥安装支架22用螺栓36安装在左悬架安装支架焊接总成15和右悬架安装支架焊接总成12上面，见图2；此设计结构紧凑，将车桥与v形车体焊接总成构成了一个统一的整体，它们之间可以相互受力，使得整个悬架系统力学性能良好。
图5、图6为上下横臂与轮边，螺旋弹簧的布置结构。图5的视图方向是整车的前端向后看，图6的视图方向是整车的后端向前看；轮边总成18通过球头与左上横臂总成2、左下横臂总成17连接，上下球头的连线是主销轴线，转向时轮边总成18围绕此线旋转；左螺旋弹簧减振器总成1通过销轴安装在车体和下横臂总成上面；左上横臂总成2、左下横臂总成17分别用螺栓安装在横臂安装支架焊接总成上面；左右下横臂总成通过悬架加强横梁焊接总成13栓接成一体；悬架的上下工作行程由上缓冲限位座总成3、下缓冲限位座总成16限制；左转向节臂37，右转向节臂与左转向节臂37对称；左轮边传动轴总成19，动力由后桥经轮边传动轴总成传给轮边，实现整车的行驶。
左下横臂总成如图7所示，左下横臂总成由两个双颈球头38、球头总成39装配在左下横臂40上面；两个双颈球头38与球头总成39构成一个三角形，此横臂称为三角臂，在满足总体布置的情况下，三角形边长的距离尽量大些，这样对整个悬架系统的稳定性能有好处。左下横臂总成可围绕双颈球头38的轴线转动。经受力分析和运动学分析，此下横臂总成满足整车的匹配要求。
左上横臂总成如图8所示，两个双颈球头38、球头总成39装配在左上横臂41上面；左上横臂总成可围绕双颈球头的轴线转动。
如图9所示，上缓冲限位座总成3和下缓冲限位座总成16上面安装了一个缓冲橡胶块；当车辆行驶在不平的路面时，车轮会上下跳动，上、下横臂总成也会随之摆动，当上、下跳动超过设计的极限时，上下缓冲限位座总成通过上横臂总成2对悬架系统进行限位，缓和整车的振动，也保护螺旋弹簧及减振器等零件。
螺旋弹簧减振器总成如图10所示，螺旋弹簧减振器总成由上安装盖45、螺旋弹簧43、减振器46、下安装盖47组成，减振器布置在螺旋弹簧中间，节约空间；螺旋弹簧减振器总成通过与上安装轴42、下安装轴44分别与车体、下横臂总成连接；螺旋弹簧减振器总成上下跳动的同时，还要围绕上下轴转动；螺旋弹簧与减振器设计成一体，这样有利于悬架系统的总体布置，对转向系统的布置也有利。
本实施例所涉及的轮式防地雷反伏击车独立悬架系统主要参数匹配如下。
在对悬架系统分析时，首先对悬架总体参数进行确定，如悬架的刚度、挠度、偏频、车轮定位参数等。悬架分析所需的整车基本参数如表2.1所示：
表2.1整车基本参数
1悬架系统的挠度和偏频的匹配分析
1)悬架静挠度和偏频
悬架的静挠度fc是指汽车满载静止时悬架上的载荷fw与此时悬架刚度c之比，即
汽车弹簧与簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车平顺性的主要参数之一。而汽车前、后部分车身的固有频率n(亦称偏频)可以用式表示：
则前、后悬架的静挠度可以表示为：
前、后悬架的偏频可以表示为：
其中，m1，m2分别为前后单个悬架簧上质量，c1，c2为前后悬架的刚度，需要通过adams/car仿真得到，仿真结果如图11、图12所示：
从图11、图12中可以得出前后悬架的刚度值，从而计算出悬架静挠度与偏频，计算结果如表2.2、表2.3所示：
表2.2前悬架静挠度与偏频
表2.3后悬架静挠度与偏频
悬架静挠度对汽车的平顺性有很大影响，一般情况下，前后悬架的静挠度应当比较接近，并且后悬架的静挠度应比前悬架的静挠度小一些，这有利于防止车身产生较大的纵向角振动。此时，推荐取fc2＝(0.8～0.9)fc1。用途不同的汽车，对平顺性的要求亦不同。以运送人为主的乘用车，对平顺性的要求最高，客车次之，货车更次之。
本车辆后轴载荷大于前轴载荷，且车辆后排有乘客。综合考察可以得知，前悬架的偏频为1.78hz，后悬架的偏频为1.74hz，前后偏频比较接近但前悬架偏频偏大。考虑车辆类型、前后轴载荷、螺旋弹簧承重、发动机排量等因素，悬架偏频在合理范围之内。
2)悬架动挠度
悬架的动挠度fd指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构充许的最大变形(通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或2/3)时，车轮中心相对车架(或车身)的垂直位移。要求悬架应有足够大的动挠度，以防止在坏路面上行驶时经常碰撞缓冲块。本类型车辆，动挠度一般在150-200mm左右。
图13为悬架缓冲块与上横臂位置关系：
本车悬架上缓冲块自由高度h为60mm，直径d为80mm，以缓冲块压缩1/2为最大变形位置。根据缓冲块的尺寸和材料，可以计算缓冲块的刚度(轴向刚度)，计算公式如下：
其中，
缓冲块的材料为天然橡胶，表面邵氏硬度为55±5，缓冲块的弹性模量约为40′105n/mm2，则计算可得kx＝396.8n/mm。
根据已有catia模型，通过转动上横臂与上缓冲块进行接触及压缩缓冲块，可以得到轮心垂直位移以及相应的上横臂与缓冲块接触中心点的垂直位移。
表2.4缓冲块接触中心与轮心位置关系
从表2.4中数据计算可知，悬架的动挠度496-308＝188mm。此车要在越野路面行驶，该悬架的动挠度符合要求。
2螺旋弹簧和减振器的参数分析
1)螺旋弹簧刚度
这里主要针对螺旋弹簧的刚度进行分析，验证弹簧刚度设置是否合理。
根据前面悬架刚度数据，利用双横臂独立悬架相关的计算公式，计算出前螺旋弹簧的刚度为430n/mm，后螺旋弹簧的刚度为708n/mm。
2)减振器参数分析
汽车在不平道路上行驶时，车身将产生振动。为此在大多数汽车的悬架系统内都装有减振器。减振器是产生阻尼力的主要元件，其作用是迅速衰减汽车振动，改善汽车行驶平顺性，增强车轮与路面附着性能，减少汽车因惯性力引起的车身倾角变化，提高汽车操纵性和稳定性。此外，减振器能够降低车身部分载荷，延长汽车使用寿命。
(1)减振器阻尼系数
本车选用筒式双向作用式减振器减振器，既在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器称为双向作用式减振器。减振器卸荷阀打开前，其中的阻力f与减震器振动速度v之间的关系为：f＝dv。式中，d为减振器阻尼系数，减振器的阻尼系数是指阀体开启前的阻尼系数。通常压缩行程的阻尼系数与压缩行程的阻尼系数的阻尼系数一般不等。汽车悬架有阻尼以后，簧上质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼系数y的大小来评价振动衰减的快慢程度。
从中表明，相对阻尼系数y的物理意义是：减震器的阻尼作用在于不同刚度c和不同的簧上质量ms的悬架系统匹配时，会产生不同的阻尼效果。y值越大，振动能衰减越快，同时又能将较大的路面冲击力传到车身；y值小则反之。通常情况下，压缩行程时的相对阻尼系数取得小些，伸张行程的相对阻尼系数取得大些。两者的关系是yy＝(0.25～0.5)ys。设计时，选取ys与yy的平均值y。对于无内摩擦的弹性元件悬架，取y＝0.25～0.35。对于行驶路面较差的汽车，y应取大一些，一般取ys；为了避免悬架碰到车架，取yy＝0.5ys。本项目所使用减振器参数如表2.5所示：
表2.5现使用减振器参数
因悬架系统的固有频率
根据车辆实际布置，a＝0，杠杆比
分别计算前后减振器的阻尼系数：
d1＝47.5ns/mm
d2＝57.3ns/mm
计算结果表明，现用减振器的阻尼系数偏小，应选取合适的减振器。
(2)减振器尺寸
为了减少传到车身的冲击力，当减震器活塞振动速度达到一定的值时，减震器打开卸荷阀。此时的活塞速度称为卸荷速度vx。
vx＝awacosa/n
式中，vx为卸荷速度一般为0.15～0.30m/s；a为车身振幅，取40mm；w为悬架振动固有频率。
代入可得：v1＝0.268m/s，v2＝0.262m/s
已知伸张行程的阻尼系数ys，在伸张行程的最大卸荷力f：
f＝ysdvx
可得，f1＝5939n，f2＝7016n。
根据伸张行程的最大卸荷力f计算工作缸直径d为：
式中，[p]为工作缸最大允许工作压力，取3～4n/mm2，此处取[p]＝4n/mm2；l指连杆与缸筒直径之比，双筒式减振器l＝0.4～0.5，此处取l＝0.4。
带入计算可得，d1＝47.5mm，d2＝51.6mm。
按照计算结果，从标准选取了合适的减振器尺寸。