某双前轴自卸车转向系统的匹配设计

山西中北大学动力与机械工程学院 吉文博 杨世文 李沐恒 赵世峰 吴澈

1 引言

随着我国国民经济的发展和国家“一带一路”等基础设施建设规划的实行，重型商用车的需求与日俱增，设计出高效率、通过性强、寿命长、轮胎磨损小的重型车辆成为广大汽车设计与生产人员的研究课题[1]。本文重点对符合这一课题的某款自卸车进行了计算与设计。

2 整车动力转向系统设计有关的内容

动力转向系统设计有关的内容，参见表1。

表1 动力转向系统设计有关内容

3 转向系统的配置

转向系统的配置及有关参数参见表2。

表2 转向系统的配置及有关参数

4 前悬架

前悬架采用纵置钢板弹簧（长度1950mm），如图1所示。

图1 悬架-转向杆系俯视图

5 转向器的性能计算[2]

5.1 基本性能计算

根据SB11790C的资料，该转向器的最大输出转矩为6226（动力转向泵的压力为13MPa），适用轴荷范围为5500～8500kg。则在轴荷为8500kg时，利用清华方法计算的前轴最大转向阻力矩为：

这个转矩与转向器的输出转矩相当接近，而在本项目中前轴轴核为5500kg，故完全可以用来选择转向器。

5.2 助力缸最小推力

6 悬架——转向杆系的匹配设计

6.1 概述

如图1所示，目标车型采用的是传统的纵置钢板弹簧悬架，其转向系统也采用传统的转向垂臂、纵拉杆、整体式转向梯形设计[3]。在车轮跳动和转向过程中，悬架——转向杆系所做的是比较复杂的空间运动。为了比较准确地计算悬架——转向杆系的运动规律，采用了空间运动学分析的方法。

对悬架——转向杆系设计的主要要求有：

（1）获得适当的前轴内、外轮转角关系，以减小转向行驶时轮胎的磨损；

（2）获得比较恒定的转向传动机构传动比；

（3）获得适当的车轮跳动引起的干涉转向特性；

6.2 Adams 软件仿真运动校核

车辆转向时，为了减少轮胎侧滑、降低磨损，一轴、二轴车轮转角需要满足图2至图4所示关系[4]。

图2 一轴、二轴车轮转角示意图

图3 一轴转角关系图

从图上可以看出，一轴右轮转角与理想转角的偏差在合理范围内。

图4 二轴右轮转角关系图

从图上可以看出，二轴右轮转角与理想转角的偏差在合理范围内。

7 结论

本文以某型号双前轴自卸车的动力转向系统设计匹配为例，综合采用了传统计算与Adams软件仿真，最终证明整个转向系统的设计还是比较令人满意的，对类似重型双轴转向车辆的设计和生产具有指导意义。

[1]周志国,詹远武等.双前桥载货汽车转向传动机构故障与轮胎异常磨损研究[J].浙江杭州：农业装备与车辆工程, 2009(12).

[2]余志生.汽车理论[M].北京：机械工程出版社,2006：161-17.

[3] 王望予. 汽车设计[M]. 北京： 机械工程出版社,2002：134-139.

[4]孟刚.车辆的转向特性与阿卡曼转向原理的分析[J]. 甘肃兰州：机械研究与应用，2007, 20 (4).