三轴车辆行驶中的车轮垂直载荷转移计算研究

第一篇：三轴车辆行驶中的车轮垂直载荷转移计算研究

第53卷第8期

53卷第No．Vol．第53期88

农业装备与车辆工程

AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING

2015年8月

August2015

doi：10．3969／j．issn．1673－3142．2015．08．006

三轴车辆行驶中的车轮垂直载荷转移计算研究

石坤，王睿，谭永营

（100072北京市装甲兵工程学院机械工程系）

［摘要］根据所涉及的三轴轮式装甲车辆转向制动工况行驶稳定性研究中动力学模型的建立，讨论了三轴车辆在存在加速度情况下的各车轮垂直载荷转移的变化。确立了多轴车辆各车轮垂直载荷计算的方法，为整车动力学仿真模型的建立打下基础。

［关键词］垂直载荷；三轴车辆；加速度；车身侧倾［中图分类号］U462

［文献标志码］A

［文章编号］1673-3142(2015)08-0021-04

CalculationStudyonVerticalWheelLoadTransferofThree－AxisVehicles

ShiKun，WangRui，TanYongying

（DepartmentofMechanicalEngineering，AcademyofArmoredForcesEngineering，Beijing100072，China）

［Abstract］Aimedatthedynamicsmodelofthree－axiswheeledarmoredvehiclesbuiltinthestudyofdrivingstabilityinsteer-

ingbrakingcondition，thechangeofverticalloadtransferatwheelsofthree－axisvehicleswhenacceleratingisdiscussedinthispaper．Theverticalwheelloadcalculationmethodofmulti－axlevehicleisestablished，whichprovidesfoundationforbuildingvehicledynamicssimulationmodel．

［Keywords］verticalload；three－axisvehicles；acceleration；rollofthebody

0引言

多轴轮式车辆与通用两轴车辆相比，车身结构紧凑、轴距短、单轴载荷大、惯性矩大，这都导致了多轴轮式车辆的稳定性问题［1］。同时，由于所研究的车辆质心位置偏高，使得车辆侧滑和侧翻的可能性进一步增加。另外，越野路面地面附着不均匀，在转向行驶中为了紧急避障而制动转向，更容易造成车辆的侧滑失稳问题［2］。作为多轴轮式车辆，转向过程中不适宜采取提前制动减速的方法，而采用转向制动稳定性控制方法，可以较为有效地保证多轴轮式车辆的展开，使得多轴轮式车辆更好地满足转向制动行驶稳定性需求。因此，研究多轴车辆的转向制动稳定性具有重要意义。

本文基于对某三轴轮式装甲车辆转向制动工况行驶稳定性的研究，建立一个三轴轮式车辆的动力学模型［3］，动力学模型中涉及到垂直载荷的计算，用于计算出各车轮所受地面的纵向力和侧向力。的圆周运动所需的向心力，相应地车身会产生一个水平向外的侧向加速度，这个惯性加速度作用在悬架上，导致车身侧倾。悬架系统为抵消车身的侧倾需要抗侧倾力矩，外侧悬架压缩，内侧悬架拉伸，悬架弹簧等弹性元件变形产生的力相应地作用在车轮胎上，产生了轮胎载荷转移［4］。

三轴车辆在行驶过程中，垂直载荷的计算不同于两轴车辆，两轴车辆仅通过分析加速度和受力状况就可以得到各个车轮的受力。而由于三轴车辆属于静不定系统，对于三轴车辆进行行驶中的加速度和受力分析得到的求解方程式数量少于未知数数量，不能够直接得到各个车轮的垂直载荷，所以考虑在计算过程中借助车辆本身结构中的几何关系来建立方程从而解决该问题［5］。车辆系统是一个极其复杂的系统，车辆本身的悬架系统也是非常复杂，因此在建立动力学模型中垂直载荷计算模块中作如下简化：

（1）简化该车辆的悬架为弹簧及阻尼的结构，且同轴两侧悬架刚度一致；

（2）简化簧载质量为刚性；

（3）简化整车质心位于车身纵轴线上；（4）忽略空气阻力，忽略路面坡度与倾斜度；

1模型假设

过弯的时候地面要给轮胎侧向力，保证汽车

收稿日期：2015－04－14修回日期：2015－04－24