多軸重型全掛車機械液壓全輪轉向裝置設計研究分析

陳恒超，楊 龍

（濟南職業學院，濟南 250100）

多軸重型全掛車機械液壓全輪轉向裝置設計研究分析

陳恒超，楊 龍

（濟南職業學院，濟南 250100）

多軸重型全掛車機械液壓全輪轉向裝置，在車輛低速運轉狀態下能夠增強轉向的靈活性，在車輛高速運轉狀態下可以增強轉向的穩定性。由此可見，對車輛全輪轉向裝置的設計直接關系著車輛的安全性能。本文筆者將通過分析轉向裝置的動力學關系式，積極的建立其一個相關的優化模型，同時也可以使用負荷型的優化式算法，從而建立起一個標準的模型來進行求解，以此來表明該設計理念可以在一定程度上優化多軸重型全掛車的轉向性能。

多軸重型全掛車；機械液壓；轉向裝置；設計

多軸重型全掛車，是專門用來運輸整部分大件或者大型設備的一種平板車。其被廣泛應用在水利工程、土建施工、電力工程等施工領域。由于多軸重型全掛車具有可拼接性與模塊性，所以它可以運載超重或者超尺寸的貨物。對掛車使用機械液壓轉向，能夠達到全輪轉向的目的。并且轉向過程中要盡量的減少輪胎的平行滑動，避免造成不必要的磨損或者由輪胎滑動引起的一系列惡性事故。為達到這種設計目的，本文將以5軸線重型全掛車的轉向裝置設計為例，建立相關的模型并對模型求解和檢驗，以確保模型具有實用性。

1 機械液壓型全輪轉向裝置的大體構造

在對多軸重型全掛車的轉向裝置進行優化設計前，我們首先應該詳細了解該轉向裝置的大體構造。只有了解了基本構造，才能設計出符合實際的轉向裝置。

通常意義上來說，轉向裝置是由轉向油缸、轉向橫（縱）拉桿、轉向控制板以及懸架臂等多種結構構成。同時相應的轉向性裝置也是由其固定的軸進行固定的，其相應的固定軸上所出現的梯形是一個正轉式梯形，其后邊是反轉型梯形。不管是正轉的梯形還是反轉的梯形都是對實際的車輪來說的，如果和車輪的實際轉向的一致的就是正轉型梯形，反之則為反轉梯形。而整輛車的轉向操作是通過轉向架來進行總體操控的，再由轉向縱拉桿以及轉向控制板和轉向橫拉桿來驅動各個懸架臂，以保障所有的車輪都按照需要的轉角進行偏轉。假如車的軸數繁多的話，可以嘗試用牽引桿帶動的機械轉向機制同液壓隨動機制配合起來進行全輪轉向，只有這樣才能真正達到機械轉向以及車輛的轉向同時進行的最終目的。對車輛的實際轉向來說其主要分分為多種形式，分為隨動式轉向以及主動性轉向等狀態。而所謂的主動性轉向來說就是相應牽引車的轉向和相應掛車的轉向是完全分開的進行的，通過人工來操作液壓轉向系統。隨動轉向恰恰相反，是牽引車與掛車進行的聯動轉向，駕駛員只需對牽引車進行調整與控制即可。

2 轉向裝置與動力學探索

以五軸線重型全掛車為例，假使要減小輪胎的磨損以及輪胎的滑動，就要保證相同軸線上的車輪必須要相交在一個固定的點上。所以在對轉動的實際裝置進行力學的分析的時候，是完全可以采用相應的假象裝置來進行真實車輪的想象。進行簡單明模型的建立，同時當相應的車輪和短軸車輪相等時，當量的車輪和主銷車輪是完全相同的。此時，相應的轉向車輪應對稱性，因此就要對轉向的中心軸進行仔細的研究就可以了。

3 轉向裝置的優化模型

在研究轉向裝置的優化模型時，我們將從模型的建立入手，然后給出解決優化模型的具體方法。

3.1 轉向裝置優化模型的建立

考慮到多軸車輛轉向時只能有一個轉向中心，所以，理論上內外側的車輪在轉彎轉彎半徑的誤差應該趨近于零。由以上式子可得轉彎半徑差為：

除上述方式外，還可以建立車輪轉角的差的加權和的優化模型。方法同上述方法類似，只不過將半徑差換成角度差。在此筆者不做詳細介紹。

3.2 求解轉向裝置的優化模型

對于優化模型的求解，筆者應用的是復合型的優化算法，對車輪的轉彎半徑差與轉角差的加權進行求解，使用VB語言對相關程序進行編寫。除此之外，優化算法還具有一定的檢驗功能。液壓懸梁與橫向拉連接的懸架臂常取600毫米，轉向控制板與控制軸線的距離K常取450毫米，相鄰軸距常取1600毫米，D常取2020毫米。通過對轉彎半徑及轉角差的加權的求解，得出obifun明顯小于原定轉向機構的對應值。由于差值與優化效果成反比，因此，充分的說明優化模型達到了理想的效果。為了檢驗優化結果的準確性，還需對目標函數進行求解并算出車輪轉角和優化前后的實際轉角的差的絕對值的和。最終得出，目標函數的解小于原數據，并且相應的絕對值之和也明顯小于原數據。由此可見，優化模型是有效的，并且優化設計符合生活實際。

4 結語

綜上，本文通過對轉向機構動力學關系式的分析，由此建立起相應的優化模型，并運用復合型的優化算法，對模型進行了優化求解，通過求解得出優化模型在一定程度上改善了車輛的轉向性能，有效的減少了車輛在運輸大型物件過程中的車輪磨損程度，延長了車輪的使用壽命。并在一定程度上對于半掛車的轉向優化設計，以及低平板掛車的轉向優化設計起到了一定的借鑒作用。在一定程度上，提高了多軸重型掛車的轉向安全。

［1]羅燈明，鮑遠通，林海.多軸重型全掛車機械液壓全輪轉向裝置設計［J].機械設計，2013（06）.

［2]鞏建坡.多軸車輛全輪轉向仿真分析與實驗驗證［D].山東理工大學，2012.

［3]楊銘.基于主動轉向和橫擺力矩控制的多軸車輛制動穩定性研究［D].吉林大學，2011.

陳恒超，男，山東濟南人，講師，本科，主要研究方向：機械設計與制造。