铰接式装载机转向稳定性分析

铰接式工程车辆操纵稳定性控制与可视化模型开发作为工程机械的重要组成部分,铰接式转向车辆(简称为铰接车)以良好的机动性、广泛的适应性、较高的生产率、较低的运营成本等优点,广泛应用于农业、建筑、林业和采矿等行业。

然而由于缺乏自动回正力矩、驾驶员视野随转向而动、以及全液压转向自身缺陷等一系列问题,导致铰接车的可操纵性变差、行驶稳定性降低,造成了一定的驾驶员操作负担、影响了车辆的行驶安全。

为解决上述问题,本文立足于搭建准确的铰接车数学模型并实现可视化仿真,深度研究铰接车横摆稳定性的影响因素,并从驾驶操纵和车身稳定性两个层面对铰接车的姿态进行控制。

针对目前铰接车模型在准确性、仿真实时性、可视化显示等方面不能兼顾的问题,推导、搭建了耦合全液压转向系统在内的铰接车非线性系统数学模型,并分别以实车场地试验和多体动力学模型对数学模型在低速和高速时的准确性进行了验证。

开发了基于虚拟现实的铰接车可视化仿真模型,使铰接车模型同时具备了较高的仿真精度、较快的仿真速度、以及更好的视觉效果。

通过外接方向盘和踏板组件的方式,实现了铰接车的驾驶员在环仿真。

基于铰接车2-DOF和3-DOF模型,分析了轮胎侧偏刚度、整车质心位置、液压转向系统等效扭转刚度等对铰接车稳定性的影响。

讨论了两种线性模型的优缺点,给出了适合铰接车稳定性控制的参考模型。

基于实车试验结果分析了铰接车方向盘转角与折腰角之间的非线性对应问题,并通过对非线性车辆模型的仿真分析找出了造成铰接车方向盘与折腰角不能同时回正的原因。

分析了铰接车横摆稳定性的影响因素,给出了铰接车稳定性参考Map图。

为解决铰接车可操纵性差以及行驶环境影响驾驶员安全的问题,提出了一种基于动态虚拟地形场的铰接车路径跟踪控制策略。

设计了基于主动安全的车速控制器;建立了虚拟地形场的截面函数,给出了直接侧偏角控制和虚拟道路侧倾控制两种方法纠正侧偏的影响;根据相关参数的可变性,将虚拟地形场函数划分为基本地形和动态地形;结合铰接车动力学模型与虚拟地形场下车辆侧倾产生的轮胎侧向力,得出主要折腰角,与补偿角叠加共同组成目标折腰角;针对方向盘与折腰角不能同时回正的问题,提出了固定传动比与PID反馈控制相结合的铰接车转角控制方法。

电驱动铰接车本身质量偏置对转向操稳性的影响黄夏旭;司吉祥;杨珏;张文明;申焱华【摘要】A roll and centroid offset steering kinematics model was presented according to the electric-driven articulated vehicle structural characteristics. The theoretic relationship between the yaw rate and roll angle steady-state value was established and the centroid position offset to the handling stability effects in steering conditions was discussed by calculating the yaw rate gain, roll angle gain and understeer parameter. The results show that analysis and test results are basically consistent when the articulated vehicle is steering at different speeds; the relationship between the yaw rate and roll angle is a complex nonlinear. And the centroid offset has different influence on the articulated vehicle handling stability. It provides a theoretical reference for the integrated control of articulated vehicle handling stability.%根据电驱动铰接式自卸车的结构特点,提出一种考虑车身侧倾和质心偏置情况下的车辆运动模型,通过计算其稳态转向过程中的横摆角速度增益、侧倾角增益以及不足转向系数来建立横摆角速度与侧倾角的理论关系,论述前、后车体质心偏置对车辆操纵稳定性的影响.研究结果表明:分析计算和试验验证的结果基本吻合;铰接式车辆以不同车速稳态转向时横摆角速度与侧倾角呈现出一种抛物线关系,且前、后车体质心偏置对车辆转向过程中的操纵稳定性有着不同的影响规律,该研究可为铰接式车辆操纵稳定性的综合控制提供理论参考.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)010【总页数】8页(P2657-2664)【关键词】铰接式车辆;横摆角速度;侧倾角;质心偏置【作者】黄夏旭;司吉祥;杨珏;张文明;申焱华【作者单位】北京科技大学机械工程学院,北京,100083;北京科技大学机械工程学院,北京,100083;北京科技大学机械工程学院,北京,100083;北京科技大学机械工程学院,北京,100083;北京科技大学机械工程学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】U461.6随着国内外大型露天矿山规模的不断扩大，铰接式电动轮自卸车在露天矿山的运输设备中起着举足轻重的作用。

轮式装载机车架铰接结构茂析■陈羽初长祥向上升广西柳工机械股份有限公司，广西柳州545007摘要：简单介绍铰接轮式装载机的发展历史，阐述了3种主要的绞接形式的结构、性能特点及各自的优缺点，为铰接形式的选择提 供了指导性建议。

结合多年产品设计经验，阐述铰接结构设计相关问题，重点分析铰接计算、铰接布置、绞接孔变形、铰接板变形、底端盖螺栓断裂或松脱等问题，并针对各种问题提供了不同的解决思路。

关键词：装载机；绞接结构；关节轴承；圆锥滚子轴承；铰接设计1引言20世纪60年代，绞接式装载机诞生于美国。

铰接式 装载机转弯半径的减小，适合狭小空间作业，前后车架的 相对转动能更高效的铲装和卸料，因此该技术被认为装载机发展史上的一次重大变革。

1968年美国设计师Eaton Y a le把单铰接形式改进为了双铰接形式，进一步改善了整 车的机动性能m。

1971年广西柳工开发了国内第一台铰接 轮式装载机Z450 (即后来的Z L50C),从而使中国装载 机进入快速发展时代。

装载机根据转向方式不同，可分为偏转车辆转向（整 体式车架）、滑移式转向和铰接式转向（较接式车架）3类。

偏转车轮转向的装载机一般采用整体式车架，机动灵活性 较差，为此现在不再采用这种转向方式；滑移式转向通常 在小型装载机中应用较多；而铰接式转向转弯半径较小（比 整体式车架小70%),不需要复杂的转向驱动桥，结构简单，制造容易，轴距长，纵向稳定性好，作业效率高|21,因而得到了广泛的市场认可。

2铰接结构主要形式装载机铰接结构主要是由前车架、后车架以及前后车 架之间铰销组成，经过40多年的发展，主要有3种结构形 式|31,即销套式、关节轴承式、圆锥滚子轴承式，如图1所示。

表1分别列出了这3种主要结构形式的性能特点。

销套式铰接结构1〜主要巾铰销、轴套及垫块构成，轴 套过盈装配在车架铰接孔中，铰销相对轴套旋转，垫块起 到轴向定位和减摩作用。

此种形式结构简单，但对上、下 铰接孔有很高的同轴度要求，因此上、下铰接点距离不宜 太大，主要应用在小型装载机上。

安装液压互联悬架铰接车辆的稳定性研究随着科技的不断发展，液压互联悬架铰接车辆已经在工业领域得到了广泛的应用。

液压互联悬架铰接车辆具有良好的稳定性和操控性能，可以有效提高行驶的安全性和舒适性。

对于液压互联悬架铰接车辆的稳定性问题，目前仍然存在一些亟待解决的挑战和问题。

本文将对液压互联悬架铰接车辆的稳定性进行深入研究，分析其影响因素，探讨提高车辆稳定性的方法，为该领域的进一步发展提供参考与借鉴。

一、液压互联悬架铰接车辆的基本原理液压互联悬架铰接车辆是一种采用液压装置连接车辆各个部件，通过液压传动实现悬架的平稳升降和车身转向的新型车辆。

其基本原理是利用液压系统将车身与车轮连接起来，通过控制液压油压的大小和方向来实现车身的升降和转向。

在行驶过程中，悬架系统可以根据实际道路情况和车速自动调节悬架高度和硬度，以保证车辆在不同路面状况下具有良好的稳定性和舒适性。

1. 车辆操控性能液压互联悬架铰接车辆的操控性能是其稳定性的重要指标。

通过对车辆的横向加速度、过渡曲线行驶稳定性、制动稳定性等指标进行测试分析，可以评估车辆在行驶过程中的稳定性能力。

研究表明，良好的操控性能可以有效提高车辆的行驶安全性，降低翻车、侧滑等事故的发生率。

2. 悬架系统的响应速度液压互联悬架铰接车辆的稳定性与悬架系统的响应速度密切相关。

良好的悬架系统可以在短时间内快速调整车身的高度和硬度，保证车辆在行驶过程中的稳定性。

研究悬架系统的响应速度并优化悬架结构是提高液压互联悬架铰接车辆稳定性的重要途径。

3. 路面状况和车速液压互联悬架铰接车辆的稳定性受到路面状况和车速的影响。

在不同的路面条件下，车辆的行驶稳定性会有所不同。

车辆行驶的速度也会影响车辆的行驶稳定性。

研究车辆在不同路面和不同车速下的稳定性表现，对于提高车辆的稳定性具有重要意义。

1. 设计优化悬架系统通过对液压互联悬架铰接车辆的悬架系统进行设计优化，可以提高其响应速度和稳定性。

采用先进的液压控制技术和材料，优化悬架结构和参数，可以使车辆在不同路面条件下具有更好的行驶稳定性。

铰链式工程车辆动态侧翻稳定性研究摘要：铰链式工程车辆通常都具有机动性好、转向半径小等非常优秀的特征，因此，铰链式工程车辆在目前非常广泛的运用在了能源、矿山开发以及修路筑桥等工程中，它比普通车辆能够更好地适应这些工作恶劣的环境。

但是，由于铰链式工程车辆的车体通常都不规则，而且车体前后是由铰链连接到一起的，所以这就导致铰链式工程车辆在转向时非常容易出现事故。

近几年，在工程建设中铰链式工程车辆的侧翻事故给施工方和工程建设方造成了很严重的经济损失。

本文对铰链式工程车辆的侧翻稳定性进行了研究，旨在提升其行驶稳定性。

关键词：铰链式工程车；车辆稳定性；侧翻汽车侧翻最主要的原因可以分成两种，一是车辆和前面的障碍物发生碰撞引起其侧翻，另外一种是车辆在进行曲线也就是转弯运动时由于车辆的横向速度过大而导致的侧翻事故。

近几年来，由于铰链式工程车辆侧翻事故频发发生，所以国内外学界对铰链式工程车辆侧翻问题进行的研究已经成为了一个热点。

在这些研究中，专家和学者从车辆的轮胎性能、行驶速度、前轮转角等不同角度和层面对车辆侧翻事故进行了研究。

本文为了研究铰链式工程车辆动态侧翻的稳定性，构建了铰链式车辆行驶的动力模型，并对其稳定性评价指标与静态横向稳定性进行了分析，旨在从理论上寻找出提升车辆稳定的的科学依据。

一、构建铰链式工程车辆行驶的动力学模型铰链式工程车辆基本上都是由车前体、后体、后桥以及轮胎等部件共同构成，每一部分都是车辆行驶必不可少的，同样每一部分都对车辆的形式和侧倾稳定性有着一定的影响。

因此，构建铰链式工程车辆行驶的动力学模型是对其进行研究的基础和前提，只有构建了精准的铰链式工程车辆各个部位的动力学模型，才可以实现对稳定性各项参数的计算与分析。

普通车辆的运动学与动力学模型主要针对的是平坦的路面，但考虑到铰链式工程车辆的作业环境，其动力学模型主要针对和反应的应该是工作状态的各项数据。

二、分析铰链式稳定性评价指标和静态横向稳定性铰链式工程车辆最典型的类型是轮式工程车辆，本研究以轮式装载机作为基础模型进行研究，分析其在运动过程中的稳定性。

分布驱动铰接车辆差动辅助液压转向控制研究分布驱动铰接车辆差动辅助液压转向控制研究摘要：针对分布驱动铰接车辆在高速行驶过程中的横向稳定性问题，本文提出了一种基于差动辅助液压转向控制的方法。

该方法可以增强车辆的稳定性和控制性能。

将差动辅助液压转向控制与其他控制系统相结合，使车辆在各种路况下都可以获得良好的操控性和稳定性。

本文通过实验验证了该方法的可行性，并得出了一系列结论，为铰接车辆的发展提供了新的思路。

关键词：分布驱动铰接车辆；差动辅助液压转向控制；横向稳定性；控制性能；实验研究。

1. 绪论近年来，随着汽车技术的不断发展，分布驱动铰接车辆得到了广泛的应用。

但由于其车身结构的特殊性质，使得其在高速行驶时存在一定的横向稳定性问题。

这不仅影响了车辆的操控性能和行驶安全性，也制约了其在实际应用中的推广。

因此，为了解决这一问题，需要研究一种有效的控制方法，以增强车辆的横向稳定性和控制性能。

本文提出了一种基于差动辅助液压转向控制的方法，并通过实验验证了该方法的可行性。

下面对该方法进行详细介绍。

2. 差动辅助液压转向控制原理差动辅助液压转向控制是一种通过差动传动机构和液压系统结合实现的转向控制方法。

通过控制差动器的传动比例和液压系统的作用力大小，可以使车辆在转向时产生更大的侧向力，从而提高操控性能和稳定性。

具体实现过程如下：（1）传感器采集数据。

当车辆行驶时，传感器会不断采集车辆行驶状态的相关数据，如转向角度、油门踏板位置、车速等。

（2）数据传输到控制模块。

采集的数据会传输到控制模块中进行处理，并根据需要对车辆进行控制。

（3）控制差动器的转动。

控制模块可通过相应的算法计算出差动器的传动比例，根据这个比例来控制差动器的转动。

（4）控制液压系统的作用力大小。

根据车辆行驶状态的不同，液压系统产生的作用力大小也不同。

在转弯时，液压系统会增大作用力以产生更大的侧向力，从而提高稳定性和操控性能。

（5）反馈控制结果。

当控制模块对车辆进行控制时，需要通过反馈系统来获取控制结果，并根据结果进行调整。

安装液压互联悬架铰接车辆的稳定性研究液压互联悬架铰接车辆是一种通过液压系统将车轮与车身相连接的悬架系统。

其主要特点是通过液压缸来实现车轮的独立运动，从而提高车辆的稳定性和操控性能。

该系统通过一组液压缸将车轮与车身连接，并通过控制阀实现液压缸的协调运动。

通过这种方式，液压互联悬架铰接车辆能够在行驶过程中自动调整车轮的位置和车身的倾斜角度，从而提高车辆的稳定性。

液压互联悬架铰接车辆具有很高的稳定性，主要体现在以下几个方面：液压互联悬架铰接车辆能够在高速行驶时保持车身稳定，减少车身的倾斜和摇晃，从而提高车辆的操控性能。

液压互联悬架铰接车辆能够自动调整车轮的位置，保持车轮与地面的接触力，增加车辆的抓地力，提高车辆的牵引力和刹车性能。

液压互联悬架铰接车辆具有很好的悬挂刚度和减震效果，能够有效减少车身的振动，提高驾乘的舒适性。

液压互联悬架铰接车辆的稳定性研究主要包括两个方面：一是对悬架系统的结构设计和控制策略进行研究，二是对悬架系统的工作特性和稳定性进行仿真和实验验证。

悬架系统的结构设计是液压互联悬架铰接车辆稳定性研究的基础。

通过优化悬架系统的结构参数和布置方式，可以提高车辆的稳定性和操控性能。

可以通过增加液压缸的数量和间距来增加悬架系统的刚度和稳定性，或者通过调整阻尼器和阀门的参数来改变悬架系统的减震特性。

还可以采用一些特殊的机械控制器和电子控制器来实现对悬架系统的精确控制。

悬架系统的工作特性和稳定性可以通过仿真和实验验证来评估。

通过建立液压互联悬架铰接车辆的力学模型和液压系统模型，可以模拟车辆在不同路况下的运动和响应。

通过对模型进行仿真分析，可以得到车辆的稳定性和操控性能指标，并优化悬架系统的设计和控制策略。

还可以通过实际的路试和实验测试来验证仿真结果的准确性和可行性。

基于ADAMS铰接式车辆转向行驶轨迹分析宾泽云;张治龙;覃维献【摘要】针对铰接式车辆的铰接式转向系统长时间工作导致零件之间配合宽松,而在行驶过程中存在着“振摆现象”,对车辆转向行驶轨迹进行分析.对车辆转向行驶过程的轨迹进行数学建模,以行驶的速度为输入量,转向角度为变化量,得到其在不同工况下的行驶轨迹的数学方程,方程中加入了由差速器等对速度造成的影响.基于ADAMS对铰接式车辆的行驶轨迹进行虚拟样机模拟仿真分析,建立了模拟路面模型以及轮胎模型.通过分析可知:车辆的安全转向行驶速度范围在(3-6)mn/s,在这个速度范围内,车辆转向行驶的安全性更高,稳定性良好;仿真轨迹曲线和实际工况下轨迹吻合度相对较高,仿真结果可以作为设计参考.%In the view that the long working time of articulated steering system of articulated vehicle,which is easy to lead loose fitting of the parts,so there is a phenomenon of vibration in the driving process.Mathematical model of the steering driving process of the articulated vehicle was established.The speed of the truck was used as an input,the steering angle as a variation,and got the mathematical trajectory equation in different driving conditions.By adding the impact on the speed equation of the differential,finally got the trajectory equation and the trajectory curves which were relatively agreed with actual situation.The steering driving track curves was got based on model in ADAMS,which were more similar to the actual working conditions.The results show that vehicle safety steering speed range is (3-6)m/s,the safety of vehicle steering is higher and the stability is better.Thesimulation curve and the actual working condition of the vehicle are in good agreement.The simulation results can be used as reference in design.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P186-189)【关键词】铰接式车辆;转向系统;行驶轨迹;数学模型;转向角【作者】宾泽云;张治龙;覃维献【作者单位】桂林航天工业学院汽车与交通工程学院,广西桂林541004;桂林航天工业学院汽车与交通工程学院,广西桂林541004;桂林航天工业学院汽车与交通工程学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TH16;U467.1+3铰接式车辆在行驶过程中存在着“振摆现象”，这种现象是由铰接式转向系统长时间使用之后导致了零件之间配合宽松，以及转向过程中长期存在的油压瞬时高压冲击等多个因素共同造成的。