SX5624ZPV364非公路自卸車的懸掛系統側傾角分析及計算

王波，宋少飛

(陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200)

SX5624ZPV364非公路自卸車的懸掛系統側傾角分析及計算

王波，宋少飛

(陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200)

本文對SX5624ZPV364非公路自卸車的懸掛系統的側傾角剛度進行了詳盡的分析及計算，為SX5624ZPV364非公路自卸車懸掛系各總成的設計提供理論依據。

懸掛系統；側傾角剛度；側向穩定性

CLC NO.:U462Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)07-44-04

前言

分析及計算SX5624ZPV364非公路自卸車的懸掛系統的側傾角剛度的技術意義：

（1）隨著我國經濟的快速發展，礦區開采任務逐年增加，各大型煤礦、鐵礦對礦用運輸車輛的單車效率要求提高，大噸位寬體礦用車應運而生。

（2）國內各廠家近年陸續開始開發符合國情的寬體礦用自卸產品,載重主要分布在30噸范圍內，載重40噸的寬體礦用車目前只有少數幾個廠家生產,如中國一汽、 濟南重汽。

（3）我公司目前在此平臺上僅有載重量30噸級非公路礦用車，國內礦用自卸車生產廠家的產品都向著大噸位拓展的趨勢，并且有些礦區在工程招投標中要求招標單位具有載重40噸礦用自卸車的工程設備。作為發展需要和產品拓展，陜汽開發載重量40噸級的非公路礦用自卸車意義重大。

1、整備狀態

整車質心：距前橋中心線X=2799mm 距離地面高度Z=1280mm

1.1 懸架系統的側傾角剛度

式（1）中：

m1前懸架的側傾角剛度；

k1前鋼板彈簧的剛度760.5；

b1前簧安裝距1090；

式（2）中：

m2后懸架的側傾角剛度；

k2后鋼板彈簧的剛度4150；

b2后簧安裝距1200；

1.2 側傾軸中心

1.2.1 前懸架側傾中心高度的確定

圖解法：

求得側傾中心高度距離前軸板簧座上平面為263mm，所以側傾中心高度

其中：660--輪胎的滾動半徑

80--車輪軸心至板簧安裝上平面的高度

1.2.2 后懸架側傾中心高度的確定

圖解法：

求得側傾中心高度距離平衡軸殼上平面為24.5mm，所以側傾中心高度

其中：92--車輪軸心至橋管上平面的距離

60--板簧支架安裝面至與板簧接觸面的距離（60-11）--板簧的剩余弧高

1.2.3 由1.2.1和2.2.2的計算結果可得出整車的側傾中心高度

1.3 側傾角

根據繞側傾軸的力矩平衡方程：

由此得出：

式（3）中：

?--側傾角

W--空載質量（N）

u--向心加速度

H--簧上質量質心高度

h--車側傾中心高度

所以 ?= 0.5*10*94854866.4/3344920158.6=0.14

2、滿載狀態

整車質心：距前橋中心線X=3526mm 距離地面高度

Z=1828mm

2.1 側傾軸中心

2.1.1 前懸架側傾中心高度的確定

圖解法：

求得側傾中心高度距離前軸板簧座上平面為249mm，所以側傾中心高度

其中：660--輪胎的滾動半徑

80--車輪軸心至板簧安裝上平面的高度

2.1.2 后懸架側傾中心高度的確定

圖解法：

求得側傾中心高度距離平衡軸殼上平面為3mm，所以側傾中心高度

其中：92--車輪軸心至橋管上平面的距離

60--板簧支架安裝面至與板簧接觸面的距離

（60-54）--板簧的剩余弧高

2.1.3 由2.1.1和2.1.2的計算結果可得出整車的側傾中心高度

h=817.73mm

2.2 側傾角

根據繞側傾軸的力矩平衡方程：

由此得出：

式（3）中：

?--側傾角

W--滿載質量（N）

u--向心加速度

H--簧上質量質心高度

h--車側傾中心高度

所以 ?= 1.21

3、車側傾時垂直載荷在左、右側車輪上的重新分配

在正常工作狀態下，汽車左、右車輪的垂直載荷大體上是相等的。但曲線行駛時，由于側傾力矩的作用，垂直載荷在左、右車輪上是不相等的。

由于作用于車輪的垂直載荷的大小等于地面對車輪的垂直反作用力的大小，所以下面分析作用于汽車前后軸左、右側車輪的地面垂直反作用力，來確定左、右側車輪垂直載荷的重新分配。

在分析左、右側車輪地面垂直反作用力時，可把汽車簡化為下圖所示的模型。

3.1 車廂是作用的離心力Fsy，按其質心所在位置分配到前后懸架的側傾中心m01及m02上，并由前后鉸鏈處的側向反作用力Fs1y、Fs2y所平衡。

前、后懸架作用于車廂的恢復力矩為：

把等效模型前、后軸作為隔離體，可列出下式，并求出左、右車輪垂直反力的變動量：

h1和h2為前、后側傾中心高度。

作用在前、后軸左、右車輪上的垂直反力，將是靜止狀態下的垂直反力及由側傾引起的垂直反力變動量之和。這個變動量在外側車輪是增加垂直反力的，而在內側車輪則是減少垂直反力的。

顯然，求得的地面反作用力大小的變化就是車輪垂直載荷大小的變化，即垂直載荷的重新分配。

3.2 前軸車輪垂直反力的變動量

3.2.1 滿載時前軸車輪垂直反力的變動量計算

3.3 軸單側輪胎載荷增加1475kg時，輪胎的下沉量為20mm（輪胎廠家提供）。左右車輪下沉量相差40mm的高度，這時整個車身傾斜0.975°。所以，前軸處的車身側傾角為1.21°+0.975°=2.185°。

3.4 滿載時后橋車輪垂直反力的變動量計算

得出，后平衡軸處的車身側傾角為1.55°。

3.5 滿載時車身質心位置處側傾角的確定

由圖解法得出：車身側傾角為1.71°（見下圖）

4、結論

對于側傾角剛度，隨車輛種類不同而異，但換算成0.5g側向加速度下的整車側傾角（側傾率）一般不超過5°。

根據計算結果整車的側傾角為1.75°，滿足小于5°的要求，所以40噸非公路自卸車不需要加裝橫向穩定裝置。

[1] 汽車理論 主編：劉惟信 機械工業出版社 2000.

[2] 汽車設計 主編：劉惟信 清華大學出版社 2000.

[3] 汽車工程手冊（設計篇、制造篇） 主編：《汽車工程手冊》編輯委員會 人民交通出版社 2001.

[4] 汽車設計方法論 主編：孟少農 機械工業出版社 1992.

[5] 汽車設計（第2版）主編：張洪欣 機械工業出版社 1995.

SX5624ZPV364 Analysis and calculation of suspension system for off-road dumpers side angle

Wang Bo, Song Shaofei
(Shaanxi Automobile Group Limited Company, Shaanxi Xi’an 710200)

The side angle suspension system on SX5624ZPV364 off-road dumper's stiffness is analyzedand calculated in detail, and provide a theoretical basis for the SX5624ZPV364 off-road dumpersuspension design department of the assembly。

The suspension system；The heeling angle stiffness；Lateral stability

U462

A

1671-7988(2014)07-44-04

王波，就職于陜西重型汽車有限公司。