某雙前軸自卸車轉向系統的匹配設計

山西中北大學動力與機械工程學院 吉文博 楊世文 李沐恒 趙世峰 吳澈

1 引言

隨著我國國民經濟的發展和國家“一帶一路”等基礎設施建設規劃的實行，重型商用車的需求與日俱增，設計出高效率、通過性強、壽命長、輪胎磨損小的重型車輛成為廣大汽車設計與生產人員的研究課題[1]。本文重點對符合這一課題的某款自卸車進行了計算與設計。

2 整車動力轉向系統設計有關的內容

動力轉向系統設計有關的內容，參見表1。

表1 動力轉向系統設計有關內容

3 轉向系統的配置

轉向系統的配置及有關參數參見表2。

表2 轉向系統的配置及有關參數

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-轉向桿系俯視圖

5 轉向器的性能計算[2]

5.1 基本性能計算

根據SB11790C的資料，該轉向器的最大輸出轉矩為6226（動力轉向泵的壓力為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向阻力矩為：

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

5.2 助力缸最小推力

6 懸架——轉向桿系的匹配設計

6.1 概述

如圖1所示，目標車型采用的是傳統的縱置鋼板彈簧懸架，其轉向系統也采用傳統的轉向垂臂、縱拉桿、整體式轉向梯形設計[3]。在車輪跳動和轉向過程中，懸架——轉向桿系所做的是比較復雜的空間運動。為了比較準確地計算懸架——轉向桿系的運動規律，采用了空間運動學分析的方法。

對懸架——轉向桿系設計的主要要求有：

（1）獲得適當的前軸內、外輪轉角關系，以減小轉向行駛時輪胎的磨損；

（2）獲得比較恒定的轉向傳動機構傳動比；

（3）獲得適當的車輪跳動引起的干涉轉向特性；

6.2 Adams 軟件仿真運動校核

車輛轉向時，為了減少輪胎側滑、降低磨損，一軸、二軸車輪轉角需要滿足圖2至圖4所示關系[4]。

圖2 一軸、二軸車輪轉角示意圖

圖3 一軸轉角關系圖

從圖上可以看出，一軸右輪轉角與理想轉角的偏差在合理范圍內。

圖4 二軸右輪轉角關系圖

從圖上可以看出，二軸右輪轉角與理想轉角的偏差在合理范圍內。

7 結論

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

[1]周志國,詹遠武等.雙前橋載貨汽車轉向傳動機構故障與輪胎異常磨損研究[J].浙江杭州：農業裝備與車輛工程, 2009(12).

[2]余志生.汽車理論[M].北京：機械工程出版社,2006：161-17.

[3] 王望予. 汽車設計[M]. 北京： 機械工程出版社,2002：134-139.

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