专利摘要

本发明公开了一种无悬架结构行驶系统轮式车辆的设计方法，在原有传统轮式车辆行驶系的基础上，取消悬架结构，通过多重缓冲减振结构特征提升车轮性能，使得车轮实现原有传统轮式车辆悬架结构的功能作用。相比于原有传统轮式有悬架结构车辆，本发明既能在保证车辆行驶平顺性能的同时节省车体空间、降低车辆制造成本，而且能简化车辆动力学模型，减少车辆平顺性能指标，提高车辆优化设计效率。

权利要求

1.一种无悬架结构行驶系统轮式车辆的设计方法，其特征在于：该无悬架结构行驶系统轮式车辆包括车架、车桥和多重缓冲减震车轮，其中，所述车架用于装载车桥和多重缓冲减震车轮，

所述车桥横向安装在车架上，两端与多重缓冲减震车轮的中心的轮毂匹配固定连接；所述多重缓冲减震车轮为悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性车轮；

所述无悬架结构行驶系统轮式车辆用单自由度模型表示，简化平顺性指标为：车身加速度和车轮动载荷；

所述单自由度模型具体为：

式中：m1+m2表示该轮式车辆整车质量，x表示该轮式车辆车身垂向位移，ktc表示该多重缓冲减震车轮等效刚度，cc表示该多重缓冲减震车轮等效阻尼，q表示路面激励；所述单自由度模型满足：

式中：x表示新型轮式车辆的车轮垂向位移，x1表示传统轮式车辆的车轮垂向位移，x2表示传统轮式车辆的车身垂向位移，kt表示传统车轮等效刚度，ct表示传统车轮等效阻尼，ktc表示该多重缓冲减震车轮等效刚度，cc表示该多重缓冲减震车轮等效阻尼，q表示路面激励；

所述平顺性指标的推导方法为：对所述单自由度模型，取为状态量，得：

以车身加速度和车轮动载荷作为评价指标，进一步得：

式中，为车身加速度，为车轮动载荷。

说明书

技术领域

本发明属于车辆设计技术领域，具体涉及一种无悬架结构行驶系统轮式车辆的设计方法。

背景技术

目前，传统车辆行驶系都设计有悬架结构。汽车悬架是车架与车桥之间一切传递动力连接装置的统称。汽车悬架弹性地连接车桥与车身，缓和行驶中车辆受到的由于不平路面引起的冲击力，保证乘坐舒适和货物完好；迅速减轻由于弹性系统引起的振动，传递垂直、纵向、侧向反力及其力矩；并起导向作用，使车轮按一定轨迹相对车身运动。悬架一般由弹性元件、导向装置、减振器和横向稳定杆组成。其用包括：

1，弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和不平路面、紧急制动、加速和转弯引起的冲击或车身位置的变化。

2，导向装置用来使车轮按一定的运动轨迹相对车身运动，同时传递力的作用。

3，减振器用来减轻由于弹性系统引起的振动。

4，横向稳定杆目的是提高侧倾刚度，使汽车具有不足的转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。

整车质量被悬架结构分为悬架上质量m2和悬架下质量m1，因此车辆模型可简化为双自由度模型。运动过程中由悬架系统等效阻尼c和等效刚度k，以及车轮等效刚度kt和等效阻尼ct衰减来自地面的振动冲击，如图3所示，从而提高车辆行驶平顺性。但悬架结构具有一定成本，占据车体使用面积大，尤其在电动车辆中，对线路布置影响大，不利于整车集成控制和轻量化的实现；充气轮胎车轮结构属于悬架下质量，对车轮动载荷轮胎的抓地性不利；而且针对有悬架和充气轮胎车轮行驶系车辆的平顺性评价指标需要从车身加速度、车轮动载荷以及悬架动挠度三方面综合考虑，极大地降低了车辆行驶性能优化设计的效率且限制了车辆行驶性能的提升。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种无悬架结构行驶系统轮式车辆的设计方法，具体是由多重缓冲减震结构的超高性能车轮替代悬架功能的新型无悬架结构轮式车辆行驶系，在保证车辆平顺性的基础上，取消悬架结构，降低成本，提升车体有效利用空间，且提升车辆的行驶性能。进一步简化车辆运动模型为如图4所示的单自由度系统，并将平顺性评价指标简化为车身加速度、车轮动载荷两方面指标。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用具有多重缓冲减震结构的超高性能车轮装配在轮式车辆行驶系统中，所述车轮具有传统车辆悬架功能，能够保证车辆行驶平顺性能，并通过理论推导，进一步简化车辆动力学模型，提出以车身加速度、车轮动载荷为指标的新的车辆平顺性优化设计方法。

一种无悬架结构行驶系统轮式车辆的设计方法，该无悬架结构行驶系统轮式车辆系统包括车架、车桥和多重缓冲减震车轮，其中，所述车架用于装载车桥和多重缓冲减震车轮，所述车桥横向安装在车架上，两端与所述多重缓冲减震车轮的中心的轮毂匹配固定连接；所述多重缓冲减震车轮为悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性车轮；

该整车系统用单自由度模型表示，平顺性指标为：车身加速度和车轮动载荷。

进一步的，所述单自由度模型具体为：

式中：m1+m2表示该轮式车辆整车质量，x表示该轮式车辆车身垂向位移，ktc表示该多重缓冲减震车轮等效刚度，cc表示该多重缓冲减震车轮等效阻尼，q表示路面激励。

进一步的，所述单自由度模型满足：

式中：x表示新型轮式车辆的车轮垂向位移，x1表示传统轮式车辆的车轮垂向位移，x2表示传统轮式车辆的车身垂向位移，kt表示传统车轮等效刚度，ct表示传统车轮等效阻尼，ktc表示该多重缓冲减震车轮等效刚度，cc表示该多重缓冲减震车轮等效阻尼，q表示路面激励。

进一步的，所述平顺性指标的推导方法为：对所述单自由度模型，

取 为状态量，得：

以车身加速度和车轮动载荷作为评价指标，进一步得：

式中， 为车身加速度， 为车轮动载荷。

有益效果：本发明提供的一种轮式车辆无悬架结构行驶系统设计方法，与现有技术相比，具有以下优势：本发明抛弃了传统车辆的悬架结构，增大车体有效空间，降低成本，便于整车集成布置；并通过使用多重缓冲减震结构车轮取代传统充气车轮，避免了车辆漏气、爆胎的危险；同时使得所述车轮类似车辆的悬架上质量，进一步简化传统车辆双自由度模型为单自由度模型，将平顺性评价指标由三个减少为两个：车身加速度和车轮动载，便于车辆的优化设计。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为传统车辆行驶系结构示意图；

图3为传统车辆二自由度模型示意图；其中，m1-悬挂下质量，m2-悬挂上质量，k-悬架刚度，c-悬架阻尼，kt-轮胎刚度，ct-轮胎阻尼；

图4为本发明车辆单自由度模型示意图；其中，m1+m2-车辆总质量，ktc-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性车轮等效刚度，cc-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性车轮等效阻尼。

具体实施方式

本发明公开了一种轮式车辆无悬架结构行驶系统的设计方法，包括车架，车桥(车轴)和具有多重缓冲减震结构的超高性能车轮等部件。所述车架未安装悬架结构，整体用于装载车架、车桥(车轴)和多重缓冲减震结构的超高性能车轮，起支撑、承载和行驶作用。车桥直接安装在车架上，两端通过螺栓穿过所述车轮轮毂上的圆孔实现与车轮的连接。

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。

实施例

如图1所示，车架取消传统悬架结构，直接安装多重缓冲减震结构的超高性能车轮，以实现缓冲减震功能。优选的，如悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性车轮，该超高性能车轮具有多重缓冲减震结构特性，在整体功能特性上可以代替悬架结构。

如图2所示，传统车辆行驶系都设计有悬架结构和充气轮胎车轮。

如图3所示，传统车辆通常简化为双自由度模型：

式中，m1-悬挂下质量，m2-悬挂上质量，x1-悬架下质量垂向位移，x2-悬架上质量垂向位移，k-悬架刚度，c-悬架阻尼，kt-轮胎刚度，ct-轮胎阻尼，q-路面激励。

进一步的，取 为状态量，得：

从而获得车辆平顺性的三个指标，车身加速度 悬架动挠度x2-x1和车轮动载荷 的表达式为：

最终得到输出为车辆平顺性三指标的状态方程：

其中

如图4所示，所述一种由悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性车轮替代悬架功能的新型无悬架结构轮式车辆，由于取消了悬架结构，整车质量可近似全部看做悬上质量，从而视为路面激励直接作用下的单质量物体运动，因此简化为单自由度模型：

式中，q-路面激励，m1+m2-车辆总质量，ktc-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性车轮等效刚度，cc-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性车轮等效阻尼。

同样，取 为状态量，得：

此时，根据提出的无悬架结构行驶系统轮式车辆的设计方法，以车身加速度和车轮动载两者作为新的评价指标，进一步得：

显然，相较于传统车辆设计方式的评价指标式(3)，这里无悬架结构行驶系统轮式车辆的设计方法评价指标式(7)明显有了极大简化，且可以通过这两指标确保车辆行驶平顺性能。

此外，简化后车辆单自由度模型，在乘坐舒适性上不能弱于传统车辆模型，而舒适性直接体现在车身加速度上，同时运动过程中的车轮载荷变化也反映行驶运动状态优劣，本发明以车身加速度 和车轮动载荷 作为车辆平顺性指标，为保证本发明提车的设计方法的实用性，必须确保所提指标不低于传统车辆模型，因此该单自由度模型还需同时满足：

式中：x表示新型轮式车辆的车轮垂向位移，x1表示传统轮式车辆的车轮垂向位移，x2表示传统轮式车辆的车身垂向位移，kt表示传统车轮等效刚度，ct表示传统车轮等效阻尼，ktc表示该多重缓冲减震车轮等效刚度，cc表示该多重缓冲减震车轮等效阻尼，q表示路面激励。

本发明轮式车辆行驶系统取消悬架结构，整车平顺性完全由超高性能车轮保证，整车系统用单自由度模型表示，平顺性指标为：车身加速度和车轮动载荷。将传统轮式车辆设计中的车身加速度、悬架动挠度和车轮动载荷整合为车身加速度和车轮动载荷，并且可以完整全面地表征轮式车辆的行驶平顺性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

一种无悬架结构行驶系统轮式车辆的设计方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。