SX5624ZPV364非公路自卸车的悬挂系统侧倾角分析及计算

王波，宋少飞

(陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200)

SX5624ZPV364非公路自卸车的悬挂系统侧倾角分析及计算

王波，宋少飞

(陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200)

本文对SX5624ZPV364非公路自卸车的悬挂系统的侧倾角刚度进行了详尽的分析及计算，为SX5624ZPV364非公路自卸车悬挂系各总成的设计提供理论依据。

悬挂系统；侧倾角刚度；侧向稳定性

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

前言

分析及计算SX5624ZPV364非公路自卸车的悬挂系统的侧倾角刚度的技术意义：

（1）随着我国经济的快速发展，矿区开采任务逐年增加，各大型煤矿、铁矿对矿用运输车辆的单车效率要求提高，大吨位宽体矿用车应运而生。

（2）国内各厂家近年陆续开始开发符合国情的宽体矿用自卸产品,载重主要分布在30吨范围内，载重40吨的宽体矿用车目前只有少数几个厂家生产,如中国一汽、 济南重汽。

（3）我公司目前在此平台上仅有载重量30吨级非公路矿用车，国内矿用自卸车生产厂家的产品都向着大吨位拓展的趋势，并且有些矿区在工程招投标中要求招标单位具有载重40吨矿用自卸车的工程设备。作为发展需要和产品拓展，陕汽开发载重量40吨级的非公路矿用自卸车意义重大。

1、整备状态

整车质心：距前桥中心线X=2799mm 距离地面高度Z=1280mm

1.1 悬架系统的侧倾角刚度

式（1）中：

m1前悬架的侧倾角刚度；

k1前钢板弹簧的刚度760.5；

b1前簧安装距1090；

式（2）中：

m2后悬架的侧倾角刚度；

k2后钢板弹簧的刚度4150；

b2后簧安装距1200；

1.2 侧倾轴中心

1.2.1 前悬架侧倾中心高度的确定

图解法：

求得侧倾中心高度距离前轴板簧座上平面为263mm，所以侧倾中心高度

其中：660--轮胎的滚动半径

80--车轮轴心至板簧安装上平面的高度

1.2.2 后悬架侧倾中心高度的确定

图解法：

求得侧倾中心高度距离平衡轴壳上平面为24.5mm，所以侧倾中心高度

其中：92--车轮轴心至桥管上平面的距离

60--板簧支架安装面至与板簧接触面的距离（60-11）--板簧的剩余弧高

1.2.3 由1.2.1和2.2.2的计算结果可得出整车的侧倾中心高度

1.3 侧倾角

根据绕侧倾轴的力矩平衡方程：

由此得出：

式（3）中：

Ѳ--侧倾角

W--空载质量（N）

u--向心加速度

H--簧上质量质心高度

h--车侧倾中心高度

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

2、满载状态

整车质心：距前桥中心线X=3526mm 距离地面高度

Z=1828mm

2.1 侧倾轴中心

2.1.1 前悬架侧倾中心高度的确定

图解法：

求得侧倾中心高度距离前轴板簧座上平面为249mm，所以侧倾中心高度

其中：660--轮胎的滚动半径

80--车轮轴心至板簧安装上平面的高度

2.1.2 后悬架侧倾中心高度的确定

图解法：

求得侧倾中心高度距离平衡轴壳上平面为3mm，所以侧倾中心高度

其中：92--车轮轴心至桥管上平面的距离

60--板簧支架安装面至与板簧接触面的距离

（60-54）--板簧的剩余弧高

2.1.3 由2.1.1和2.1.2的计算结果可得出整车的侧倾中心高度

h=817.73mm

2.2 侧倾角

根据绕侧倾轴的力矩平衡方程：

由此得出：

式（3）中：

Ѳ--侧倾角

W--满载质量（N）

u--向心加速度

H--簧上质量质心高度

h--车侧倾中心高度

所以 Ѳ= 1.21

3、车侧倾时垂直载荷在左、右侧车轮上的重新分配

在正常工作状态下，汽车左、右车轮的垂直载荷大体上是相等的。但曲线行驶时，由于侧倾力矩的作用，垂直载荷在左、右车轮上是不相等的。

由于作用于车轮的垂直载荷的大小等于地面对车轮的垂直反作用力的大小，所以下面分析作用于汽车前后轴左、右侧车轮的地面垂直反作用力，来确定左、右侧车轮垂直载荷的重新分配。

在分析左、右侧车轮地面垂直反作用力时，可把汽车简化为下图所示的模型。

3.1 车厢是作用的离心力Fsy，按其质心所在位置分配到前后悬架的侧倾中心m01及m02上，并由前后铰链处的侧向反作用力Fs1y、Fs2y所平衡。

前、后悬架作用于车厢的恢复力矩为：

把等效模型前、后轴作为隔离体，可列出下式，并求出左、右车轮垂直反力的变动量：

h1和h2为前、后侧倾中心高度。

作用在前、后轴左、右车轮上的垂直反力，将是静止状态下的垂直反力及由侧倾引起的垂直反力变动量之和。这个变动量在外侧车轮是增加垂直反力的，而在内侧车轮则是减少垂直反力的。

显然，求得的地面反作用力大小的变化就是车轮垂直载荷大小的变化，即垂直载荷的重新分配。

3.2 前轴车轮垂直反力的变动量

3.2.1 满载时前轴车轮垂直反力的变动量计算

3.3 轴单侧轮胎载荷增加1475kg时，轮胎的下沉量为20mm（轮胎厂家提供）。左右车轮下沉量相差40mm的高度，这时整个车身倾斜0.975°。所以，前轴处的车身侧倾角为1.21°+0.975°=2.185°。

3.4 满载时后桥车轮垂直反力的变动量计算

得出，后平衡轴处的车身侧倾角为1.55°。

3.5 满载时车身质心位置处侧倾角的确定

由图解法得出：车身侧倾角为1.71°（见下图）

4、结论

对于侧倾角刚度，随车辆种类不同而异，但换算成0.5g侧向加速度下的整车侧倾角（侧倾率）一般不超过5°。

根据计算结果整车的侧倾角为1.75°，满足小于5°的要求，所以40吨非公路自卸车不需要加装横向稳定装置。

[1] 汽车理论 主编：刘惟信 机械工业出版社 2000.

[2] 汽车设计 主编：刘惟信 清华大学出版社 2000.

[3] 汽车工程手册（设计篇、制造篇） 主编：《汽车工程手册》编辑委员会 人民交通出版社 2001.

[4] 汽车设计方法论 主编：孟少农 机械工业出版社 1992.

[5] 汽车设计（第2版）主编：张洪欣 机械工业出版社 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，就职于陕西重型汽车有限公司。