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1、第５期（總第２０４期）機(jī)械工程與自動化No．５２０１７年１０月MECHANICAL_ENGINEERING_&_AUTOMATIONOct．文章編號：１６７２‐６４１３（２０１７）０５‐００８４‐０３油氣懸架參數(shù)對自卸車側(cè)傾穩(wěn)定性的影響馬_超（西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，四川_成都_６１００３１）摘要：為研究連通式油氣懸架系統(tǒng)參數(shù)對鉸接式自卸車側(cè)傾穩(wěn)定性的影響，建立了基于Simpack的整車多體動力學(xué)模型、基于AMESim的前懸架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)全液壓模型和基于Simulink的PID等轉(zhuǎn)矩控制模型。然后，以Simulink為
2、主要聯(lián)合仿真環(huán)境進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗，分析了連通式油氣懸架初始充氣壓力、蓄能器公稱體積和阻尼孔直徑對自卸車前車側(cè)傾角和橫向載荷轉(zhuǎn)移率的影響規(guī)律。仿真結(jié)果表明：在相應(yīng)的研究范圍內(nèi)，初始充氣壓力和蓄能器公稱體積越小則自卸車側(cè)傾穩(wěn)定性越好，而阻尼孔直徑大小對其影響較小。關(guān)鍵詞：鉸接式自卸車；側(cè)傾穩(wěn)定性；油氣懸架；結(jié)構(gòu)參數(shù)中圖分類號：TP３９１.７___文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A0_引言駛而后向左轉(zhuǎn)彎，由于離心力的作用車輛會向右傾斜，鉸接式自卸車多在地形復(fù)雜且彎道多轉(zhuǎn)彎半徑小右側(cè)車體下沉，從而右側(cè)懸架受壓導(dǎo)致該懸架無桿腔的礦區(qū)工作，由于工作場地
3、的限制且自身結(jié)構(gòu)相對不壓力增大，由于油路連通則左側(cè)懸架有桿腔壓力也增規(guī)則，駕駛員操作難度高，使得鉸接式自卸車很容易發(fā)大，加之阻尼孔和單向閥的作用，活塞桿將受壓迫相對生側(cè)翻事故，嚴(yán)重威脅著駕駛員的人身安全。汽車側(cè)向上運(yùn)動，即左側(cè)懸架產(chǎn)生壓縮運(yùn)動致使左側(cè)車體下傾穩(wěn)定性是指汽車在作業(yè)過程中防止發(fā)生翻車事故的沉，從而一定程度地減緩了車體的側(cè)傾運(yùn)動。自卸車能力。懸架系統(tǒng)對車輛行駛過程中的側(cè)傾穩(wěn)定性有較向右轉(zhuǎn)彎時同理，可見連通式油氣懸架可以減小車輛［４］大的影響，油氣懸架已廣泛運(yùn)用于鉸接式自卸車，其具的側(cè)傾角，保持車體平衡。有單位儲能
4、大、能有效隔離路面振動等優(yōu)點(diǎn)。連通式油氣懸架采用液壓軟管將車橋一側(cè)懸架的無桿腔與另一側(cè)懸架的有桿腔相互連通，以達(dá)到平衡壓力、緩和沖擊和抗側(cè)傾的作用。為研究懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)對車輛側(cè)傾穩(wěn)定性的影響規(guī)律，本文針對前車橋上安裝有連通式油氣懸架的某鉸接式自卸車建立了基于Simpack的整車多體動力學(xué)模型、基于AMESim的前懸架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)全液壓模型和基于Simulink的PID等轉(zhuǎn)矩控制模型，并以Simulink為平臺進(jìn)行平路穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)聯(lián)１－無桿腔；２－活塞；３－有桿腔；４－活塞桿；合仿真試驗，分析了初始充氣壓力、蓄能器公稱體積和５－
5、蓄能器；６－阻尼孔；７－單向閥阻尼孔直徑對前車側(cè)傾角和橫向載荷轉(zhuǎn)移率等指標(biāo)的圖１_基于Simpack的連通式油氣懸架結(jié)構(gòu)模型［１－２］１．２_轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模影響。1_模型的建立鉸接式自卸車是利用鉸接裝置來連接前后車架１．１_連通式油氣懸架工作原理的，并通過安裝在前后車架兩側(cè)的轉(zhuǎn)向油缸來實現(xiàn)前油氣懸架主要包括懸架缸、活塞桿、蓄能器、單向后車架的相對偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。與采用偏轉(zhuǎn)閥和阻尼孔等液壓元件。單個油氣懸架的結(jié)構(gòu)簡圖可車輪的剛性車輛不同，鉸接式自卸車車輪與車架始終參見文獻(xiàn)［３］，基于Simpack的連通式油氣懸架結(jié)構(gòu)保
6、持平行，采用動力轉(zhuǎn)向，不需要轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋以及轉(zhuǎn)向模型如圖１所示。懸架的無桿腔與另一側(cè)懸架的有桿梯形傳動機(jī)構(gòu)，前后車架可以實現(xiàn)垂向和縱向的相對腔通過蓄能器相互連通，每個懸架的有桿腔和無桿腔轉(zhuǎn)動，提高了車輛在路面的附著力，減小了轉(zhuǎn)彎半徑，通過單向閥和阻尼孔連通。但側(cè)傾穩(wěn)定性差，直線行駛性能差。自卸車在工作中經(jīng)常會遇到很多彎道，轉(zhuǎn)彎時車根據(jù)連通式油氣懸架結(jié)構(gòu)及原理，運(yùn)用AMESim體會產(chǎn)生一定程度的側(cè)傾。假設(shè)車輛在平直的道路行建立鉸接式自卸車全液壓懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)聯(lián)合仿真模收稿日期：２０１６‐０７‐１８；修訂日期：２０１７‐０７‐１
7、５作者簡介：馬超（１９９２‐），男，四川簡陽人，在讀碩士研究生，主要研究方向：車輛系統(tǒng)動力學(xué)。_２０１７年第５期_____________馬超：油氣懸架參數(shù)對自卸車側(cè)傾穩(wěn)定性的影響·８５·型，如圖２所示。2_聯(lián)合仿真及分析１．３_等轉(zhuǎn)矩控制模型以Simulink為主要聯(lián)合仿真環(huán)境，仿真試驗中，本文主要研究連通式油氣懸架的不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對鉸接式自卸車先直線行駛，在第２０s開始轉(zhuǎn)向，仿真鉸接式自卸車動態(tài)側(cè)傾穩(wěn)定性的影響，不涉及牽引等時間為８０s，仿真步長為０．０１s。自卸車行駛速度為問題，因此，采用比較簡潔的經(jīng)典PID等轉(zhuǎn)矩控制
8、策略４m／s，轉(zhuǎn)向角為０．２rad，轉(zhuǎn)向角速度為０．２rad／s。［５］對鉸接式自卸車進(jìn)行轉(zhuǎn)彎差速控制。基于Simulink本文以前車側(cè)傾角和橫向載荷轉(zhuǎn)移率（LTR）作建立的PID等轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖３（a）所示。為評價車輛側(cè)傾穩(wěn)定性的指標(biāo)。橫向載荷轉(zhuǎn)移率是一將實際車速與目標(biāo)車速進(jìn)行比較后輸入至P
