某雙前軸自卸車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的匹配設(shè)計

山西中北大學(xué)動力與機(jī)械工程學(xué)院 吉文博 楊世文 李沐恒 趙世峰 吳澈

1 引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國家“一帶一路”等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的實行，重型商用車的需求與日俱增，設(shè)計出高效率、通過性強(qiáng)、壽命長、輪胎磨損小的重型車輛成為廣大汽車設(shè)計與生產(chǎn)人員的研究課題[1]。本文重點對符合這一課題的某款自卸車進(jìn)行了計算與設(shè)計。

2 整車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)的內(nèi)容

動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)的內(nèi)容，參見表1。

表1 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)內(nèi)容

3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的配置

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的配置及有關(guān)參數(shù)參見表2。

表2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的配置及有關(guān)參數(shù)

4 前懸架

前懸架采用縱置鋼板彈簧（長度1950mm），如圖1所示。

圖1 懸架-轉(zhuǎn)向桿系俯視圖

5 轉(zhuǎn)向器的性能計算[2]

5.1 基本性能計算

根據(jù)SB11790C的資料，該轉(zhuǎn)向器的最大輸出轉(zhuǎn)矩為6226（動力轉(zhuǎn)向泵的壓力為13MPa），適用軸荷范圍為5500～8500kg。則在軸荷為8500kg時，利用清華方法計算的前軸最大轉(zhuǎn)向阻力矩為：

這個轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向器的輸出轉(zhuǎn)矩相當(dāng)接近，而在本項目中前軸軸核為5500kg，故完全可以用來選擇轉(zhuǎn)向器。

5.2 助力缸最小推力

6 懸架——轉(zhuǎn)向桿系的匹配設(shè)計

6.1 概述

如圖1所示，目標(biāo)車型采用的是傳統(tǒng)的縱置鋼板彈簧懸架，其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也采用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向垂臂、縱拉桿、整體式轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計[3]。在車輪跳動和轉(zhuǎn)向過程中，懸架——轉(zhuǎn)向桿系所做的是比較復(fù)雜的空間運(yùn)動。為了比較準(zhǔn)確地計算懸架——轉(zhuǎn)向桿系的運(yùn)動規(guī)律，采用了空間運(yùn)動學(xué)分析的方法。

對懸架——轉(zhuǎn)向桿系設(shè)計的主要要求有：

（1）獲得適當(dāng)?shù)那拜S內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角關(guān)系，以減小轉(zhuǎn)向行駛時輪胎的磨損；

（2）獲得比較恒定的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)傳動比；

（3）獲得適當(dāng)?shù)能囕喬鴦右鸬母缮孓D(zhuǎn)向特性；

6.2 Adams 軟件仿真運(yùn)動校核

車輛轉(zhuǎn)向時，為了減少輪胎側(cè)滑、降低磨損，一軸、二軸車輪轉(zhuǎn)角需要滿足圖2至圖4所示關(guān)系[4]。

圖2 一軸、二軸車輪轉(zhuǎn)角示意圖

圖3 一軸轉(zhuǎn)角關(guān)系圖

從圖上可以看出，一軸右輪轉(zhuǎn)角與理想轉(zhuǎn)角的偏差在合理范圍內(nèi)。

圖4 二軸右輪轉(zhuǎn)角關(guān)系圖

從圖上可以看出，二軸右輪轉(zhuǎn)角與理想轉(zhuǎn)角的偏差在合理范圍內(nèi)。

7 結(jié)論

本文以某型號雙前軸自卸車的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計匹配為例，綜合采用了傳統(tǒng)計算與Adams軟件仿真，最終證明整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計還是比較令人滿意的，對類似重型雙軸轉(zhuǎn)向車輛的設(shè)計和生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。

[1]周志國,詹遠(yuǎn)武等.雙前橋載貨汽車轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)故障與輪胎異常磨損研究[J].浙江杭州：農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程, 2009(12).

[2]余志生.汽車?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工程出版社,2006：161-17.

[3] 王望予. 汽車設(shè)計[M]. 北京： 機(jī)械工程出版社,2002：134-139.

[4]孟剛.車輛的轉(zhuǎn)向特性與阿卡曼轉(zhuǎn)向原理的分析[J]. 甘肅蘭州：機(jī)械研究與應(yīng)用，2007, 20 (4).