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汽车动力转向器双工位耐磨损实验装置的设计与实现张春亚;李智;顾熊炜;吴景坤【摘要】汽车动力转向器可靠性直接影响汽车安全性能,为了检测汽车动力转向器耐磨损性能,采用交流伺服液压技术、智能集成技术与微机测控技术等,运用液压站+伺服系统+机械力控制+数据采集和工控组件+温度控制系统+扭矩控制等来达到转向系统的综合性能测试的要求,设计了一台汽车动力转向器双工位耐磨损实验装置系统.【期刊名称】《中国设备工程》【年(卷),期】2018(000)024【总页数】2页(P139-140)【关键词】汽车动力转向器;可靠性磨损试验;耐磨损实验装置【作者】张春亚;李智;顾熊炜;吴景坤【作者单位】中华人民共和国武汉海关,湖北武汉 430050;湖北中检检测有限公司,湖北武汉 430056;荆州恒隆汽车技术(检测)中心,湖北荆州 434000;江汉大学机电与建筑工程学院,湖北武汉 430056【正文语种】中文【中图分类】U463.4随着汽车工业的迅速发展，汽车已成为人们生活中不可或缺的交通工具，动力转向器是汽车行驶系统中的重要安全组成部分。
汽车动力转向器的作用是增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向，同时也是决定汽车主动安全性的关键总成，其质量直接影响到汽车的稳定性、操纵性和可靠性。
因此，国内外都有相应的标准对转向系统的质量进行检测和监测，转向器生产厂也很注重对转向器的测试系统的开发和应用。
在测试系统的研制方面，国内外研制测试系统的目的基本上都是为了满足产品质量检测的需求研发出了形式各异、种类繁多的测试系统。
对机械性能、疲劳等可靠性都有了成熟的研究，但对于磨损性能的研究相对较少。
针对汽车动力转向器的结构、性能等方式进行分析，依照《QC/T 529-2013 汽车液压动力转向器技术条件与试验方法》与《QC/T 530-2000 汽车动力转向器总成技术条件》标准，运用现代测试技术和实验方法搭建—个准确、高效、稳定、低成本的汽车动力转向器可靠性磨损试验装置，对转向器进行实际车况模拟和磨损性能检测，为汽车动力转向器的批量化制造与生产质量安全提供技术支持。
车辆弯道机动驾驶控制算法
曹凯;周芦芦
【期刊名称】《信息与控制》
【年(卷),期】2011(40)2
【摘要】受人工势场控制方法的启发,提出了车辆弯道机动行驶控制机制,采用了贝塞尔(Bezier)曲线车辆轨迹拟合的方法,针对车辆非完整控制系统的特征,将车辆运动学模型转换为链式系统模型,实现相对简化系统控制设计和增强系统实时性的目的.仿真控制实验表明这种方法对车辆的弯道控制具有较好的轨迹跟踪效果和全局稳定性.
【总页数】6页(P262-267)
【关键词】动态目标位置;弯道控制;轨迹跟踪;人工势场
【作者】曹凯;周芦芦
【作者单位】山东理工大学交通与车辆工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.持有驾驶证而非专职驾驶员在驾驶机动车辆时发生伤亡能否确认工伤? [J], ;
2.驾驶证过期后驾驶机动车是否属于刑法意义上的"无驾驶资格驾驶机动车辆" [J], 周轶
3.驾驶证过期后驾驶机动车是否属于刑法意义上的''''无驾驶资格驾驶机动车辆''''
[J], 周轶;
4.基于海量车辆轨迹数据的机动车驾驶员驾驶行为评价 [J], 孙超; 陈小鸿; 张红军; 张俊峰
5.基于驾驶员数据学习的自动驾驶车辆弯道转向控制研究 [J], 刘明春;付皓;黄菊花;史鸿枫
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AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计遥操作汽车的底盘设计及仿真分析沈儒谦武警士官学校 浙江省杭州市 311400摘 要： 本课题的主要内容是设计出一款应用于港口货物搬运中的智能化搬运遥操作汽车，它具备以下功能：支持远程控制并且可以通过自带的摄像头进行自主运动实现智能化工作，同时支持手控与自控模式的灵活切换以防止遥操作汽车发生故障时造成不必要的损失。
本文提供了遥操作汽车的设计方案和一些软件的编写，搭建遥操作汽车的控制平台以实现遥操作汽车所需的功能。
关键词：视觉导航 自动搬运 远程控制1 引言集装箱运输成为一种重要的交通运输方式是在经济全球化和世界贸易的加快的背景下产生的，据统计当今世界采用海上运输的方式占世界贸易的90%以上，集装箱运输占其中的一半以上。
由此，在港口货运中扮演着重要角色的集装箱码头也得到了迅猛的发展，在进出口港口中所发挥了越来越明显的作用。
具有高度现代化及自动化的码头装卸设备和运作流程也逐渐在世界范围内普及开来，而遥操作汽车因为其具有自主引导、不需要人为驾驶、能够自动避障、设计路径优化、精确定位以及智能化等特点，已经被广泛地应用于现代化的港口中。
遥操作汽车系统具有以下优点:能够提高港口货物搬运的效率，降低劳动力成本和一些基础设施成本;可以24小时不间断运作,提高贸易的效益;减少传统搬运中人员因意外事故而造成的损失费用。
目前遥操作汽车的技术已取得了非常大的突破，可在实际运用中依然遇到了各种需要改进的问题。
既然要求能够自主搬运，那就应该能对周围的环境进行分析。
如果只通过摄像头来获取周遭信息，很容易受到环境的影响，如摄像头镜面被灰尘覆盖或因为光线不足对周遭信息反应不灵敏。
还有自主搬运能够实现的距离，控制信号是否稳定可靠等也是一些难点。
因此，对于可能出现的问题，需要对遥操作汽车进行设计和改善。
2 整体方案的确定2.1 遥操作汽车设计总体方案本次遥操作汽车的设计主要以底盘和载货平台的设计、直流电机的选型、选择通讯控制硬件及编写软件程序为主。
面向非线性问题的多轴线转向机构设计宋邢璟;马力;邓小禾【摘要】研究了液压模块组合挂车多轴线转向机构的转向拉杆、换位孔以及连接件之间的接触非线性问题,分析了转向机构的结构特征,并利用Adams对转向机构进行了受力分析,运用Abaqus软件建立了转向机构的非线性有限元模型,得到了在极限工况下转向拉杆、换位孔和连接件的最大应力值以及应力分布,并分析了其强度和刚度,为多轴线转向机构的设计研究提供了良好的方案.%This article discussed the contact nonlinear problem between steeringlinkages,transposition hole and adapting piece of steering gear with many axes of hydraulic pressure module composite trailer.The architectural feature of the steering gear was analyzed and conducts force was investigated by Adams.The finite element model of the steering gear was built by Abaqus,which resulted in the maximum stress and stress distribution of the steering linkages,transposition hole and adapting piece underthe maximum working condition.It provided a good scheme to the design and research of the steering gear with many axes.【期刊名称】《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》【年(卷),期】2013(035)003【总页数】5页(P365-368,377)【关键词】接触非线性问题;有限元分析;Abaqus;转向机构【作者】宋邢璟;马力;邓小禾【作者单位】武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】U463.33液压模块组合挂车常采用拉杆转向机构实现转向，在不同轴线车辆的拼接过程中通过换位孔来调整拉杆组合，实现不同轴线车辆的拼接。
河海大学“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：河海大学队伍名称：“凌波号”智能小车组参赛队员：张思德，郁舒阳，赖柄霖，张华山，周梦茜目录第一章摘要3第二章作品完成功能42.1 舵机的固定与安装42.2 前轮的调整52.3 差速的调整62.4整车重心的调整7第三章系统方案论证93.1 电机驱动模块方案选取10 3.2 H桥式电机驱动电路原理10 3.3 传感器布局103.3.1确定导线位置布局103.3.2前瞻设计10第四章硬件结构设计及实现12 4.1 控制器模块134.2 路径识别模块134.2.1感应线圈134.2.2信号选频放大134.2.3检波整流154.3 电源模块164.4舵机使能控制电路164.5电机驱动模块17第五章软件结构设计及实现185.1 控制总流程195.2 导线位置提取195.3 系统控制算法205.3.1舵机转角控制算法205.3.2电机转速控制算法21第六章作品测试数据22第七章不足及今后改进方向错误！未定义书签。
2附录A 程序代码23第一章摘要第九届“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车邀请赛规定参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定并负责采购竞赛车模套件，采用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制单元，自主构思控制方案进行系统设计，包括传感器信号采集处理、动力电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等，完成智能车工程制作及调试。
大赛分光电、摄像头与电磁三个赛题组，在车模中使用透镜成像进行道路检测方法属于摄像头赛题组，检测赛道下通电漆包线磁场的属于电磁组，除此之外则属于光电赛题组。
本组设计的智能小车是基于激光传感器的，属于光电赛题组。
我们的技术报告以智能小车的设计为主线，包括小车的构架设计、软硬件设计，以及控制算法研究等，分为七章。
其中，第一章为摘要；第二章主要介绍了小车的作品完成功能；第三章介绍了小车的系统方案论证；第四章描述了小车的硬件结构设计及实现；第五章介绍了小车的软件结构设计及实现；第六章叙述了我们在调试小车时的测试数据；第七章写了我们组的小车的不足及今后改进方向。
载人机动装置救援轨迹优化设计
周荻;慕春棣;王旭东
【期刊名称】《宇航学报》
【年(卷),期】2000(021)004
【摘要】本文研究宇航员携带舱外机动装置(MMU)进行舱外飞行,营救脱离空间站的目标,随后返回空间站的Hill制导方法.根据最小燃料指标,精度要求和时间约束,优化设计MMU出舱营救脱离空间站的宇航员或其它装置的飞行轨迹.求出17种典型情况下的最小燃料解,提出了救援轨迹设计准则.本文分析了MMU交会目标过程中,导航和控制误差对Hill制导瞄准点误差的影响,提出了用多脉冲Hill制导按标称最优轨迹飞行的设计方案,从而既可以实现与目标和空间站的高精度交会,又可以节省燃料.
【总页数】8页(P76-83)
【作者】周荻;慕春棣;王旭东
【作者单位】哈尔滨工业大学控制科学与工程系,哈尔滨,150001;清华大学自动化系,北京,100084;北京控制工程研究所,北京,100080
【正文语种】中文
【中图分类】V4
【相关文献】
1.俄、美载人机动装置的发展历程 [J], 杨敬荣（编译）
2.利用改进遗传算法优化载人机动装置飞行轨迹 [J], 冯昊;李新明;潘豪
3.虚拟现实环境下载人机动装置仿真系统 [J], 程剑;范秀敏;严隽琪;黄卫东;洪鑫
4.载人机动装置的姿态与轨迹控制 [J], 定光成;潘科炎;王旭东
5.一种改进的空间载人机动装置参数辨识鲁棒投影算法 [J], 许斌;孙富春;刘华平;吴昊
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基于行驶稳定性的山区公路弯道最小半径优化岳雷;杜豫川;姚红云【摘要】做好山区公路弯道最小半径指标设计是提升山区公路安全性的重要举措.通过对车辆弯道行驶动力学分析,以事故临界状态为限制建立安全模型,讨论了在不同设计车速下,弯道圆曲线最小半径与超高、横向附着系数等参数的关系,通过Carsim仿真软件验证了安全模型的正确性.理论分析及仿真结果表明,弯道设计应重点考虑避免车辆发生横向侧滑失稳,弯道最小半径与超高、横向附着系数值成反比,与车速呈正比,并与车型参数无关,进而提出山区公路弯道最小半径指标优化建议.在实际设计应用中,还应根据预测弯道最大运行车速值和横向附着系数值对最小半径指标进行校核.【期刊名称】《交通运输系统工程与信息》【年(卷),期】2018(018)005【总页数】7页(P204-210)【关键词】交通工程;山区公路;行驶稳定性;设计优化【作者】岳雷;杜豫川;姚红云【作者单位】同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;重庆交通大学交通运输学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】U412.30 引言合理设置山区公路弯道路段设计指标是保障交通安全的关键.从起初基于设计车速的设计方法，根据整车受力安全要求确定最小半径设计指标，到现在各国主要采用运行车速设计方法来动态调整设计指标设置.法国、日本等还细分了道路等级，对应不同安全要求来确定设计指标值[1].国内外学者以实测数据或仿真模拟分析为手段，建立了大量运行车速预测模型及对应的设计指标参考值.此外，还有研究从事故统计数据出发，研究弯道最小半径、曲率、超高等设计指标与事故概率的数学关系等，并从安全评价角度出发，以运行速度协调性、线形指标的一致性等为约束条件，对弯道设计参数进行优化[2].另一方面，有学者从车辆行驶性能出发，分析弯道半径、超高、道路宽度等因素对车辆运动轨迹的影响，进而提出与车辆参数相对应的设计指标优化建议[3].而近年来还有学者关注以人为本，分析道路设计指标对驾驶行为和驾驶员心里特征的影响，以全面提升弯道设计的舒适性及安全性[4]. 但总体而言，这些研究大多针对高速公路，同时建立的运行车速预测模型，以及设计参数与事故概率关系模型等受数据采集地域影响较大，结论难以直接应用于山区公路设计实际.而本文回归事故机理，车辆失稳始终是事故的直接原因，针对山区一般等级公路弯道特征，基于优化的车辆行驶稳定性分析模型，在确保行驶安全要求下研究弯道设计参数受车辆参数的影响规律，进而提出不同条件下山区公路弯道最小半径优化指标.1 基于行驶稳定性的弯道路段安全模型构建1.1 弯道行驶多自由度动力学分析车辆多自由度动力学分析模型可综合反映车辆行驶状态.从Segal教授建立的经典3自由度分析模型开始，随着车辆工程的发展更多模型被研究建立，例如美国D.J.Segal教授建立的17自由度模型，国内靳立强教授建立的18自由度动力学模型，郭孔辉院士建立的26自由度模型等[5]，模型自由度越高越能准确而全面反应车辆行驶动力学响应，但如此复杂的分析主要用于车辆工程研发.本文仅研究车路参数对于行驶稳定性影响，在兼顾模型准确性与适用性基础上，采取车辆纵向、横向、横摆运动，以及4个车轮转向运动共7个自由度来全面描述车辆行驶状态.建立图1所示弯道受力模型：弯道超高为β，车辆前进方向为x轴，垂直前进方向为y轴，v为汽车纵向速度(m/s)；u为汽车侧向速度(m/s)；γ为汽车横摆角速度(rad/s)；δ为汽车前轮转角(rad)；m为汽车总质量(kg)；Lf、Lr分别为前后轴距(m)；Fxfl、Fyfl、Fxfr、Fyfr、Fxrl、Fyrl、Fxrr、Fyrr分别为左前轮纵向力、左前轮侧向力、右前轮纵向力、右前轮侧向力、左后轮纵向力、左后轮侧向力、右后轮纵向力、右后轮侧向力(N)；B为轮距(m).图1 车辆弯道行驶受力分析Fig.1 Force analysis of vehicle on curve建立车辆在纵向、侧向上的动力学方程为式中：v˙为汽车纵向加速度(m/s2)；u˙为汽车侧向加速度(m/s2).的计算公式为车辆与道路的相互作用是通过轮胎与地面的接触来实现的，车轮垂直荷载直接与弯道事故形态相关.将轮胎简化为Dugoff模型[6]，当弯道有超高时叠加由此造成的荷载转移量，计算轮胎的垂直动荷载随汽车加速、转向、制动等行驶工况的变化情况为式中：Fzfl、Fzfr、Fzrl、Fzrr分别为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮垂直荷载(N)；hg为质心高度(m)；lr+lf=L为轴距.轮胎的侧偏现象、车辆的加减速状态都对轮胎的受力产生影响，车辆转向时外侧轮胎垂直载荷较内侧轮胎垂直载荷大，而当车辆减速时前轮垂直载荷增大而后轮垂直载荷变小，车辆加速时后轮垂直载荷增大而前轮垂直载荷变小.1.2 弯道最小半径指标分析弯道设计中最小半径是其核心指标，根据车辆在弯道事故形态调查，主要分为侧翻与侧滑两种形态，分别对应不同的设计指标要求.为简化模型计算均假设车辆在弯道匀速行驶，此时v˙=0.(1)侧翻临界最小半径.当车辆处于侧翻临界状态时其内侧车轮的垂直载荷Fzfl=0或者Fzrl=0，代入式(3)求解得此时要保证不发生侧翻失稳，其最小半径须满足条件(2)侧滑临界最小半径.当车辆处于侧滑临界状态时其前后轴任一所受横向力等于横向附着力，即式中：Fhf、Fhr分别为前后轴所受横向力(N)；φ为横向附着系数.前后轴横向力计算公式为将式(6)和式(3)代入式(5)，求解得到此时要保证不发生侧滑失稳事故，其最小半径须满足1.3 弯道路段安全模型分析综上，要保障车辆在山区公路弯道行驶安全，须同时满足不发生侧翻失稳和侧滑失稳，对应最小半径指标应满足根据式(4)和式(7)，求解当Rfmin=Rhmin时有因Rhmin与φ负相关，Rfmin与B/2hg负相关，故有而φ值与路面类型相关，一般有φ≥0.15，而规范中综合附着系数与行驶舒适性，也设置有弯道横向力系数在0.13～0.17之间，即按照典型车型计算有B/2hg>φ，即在一般情况下车辆在弯道行驶时更易发生侧滑失稳，是主要考虑的事故类型.若进一步考虑到实际车辆有制动转弯情形，此时应以左后轮Fzrl=0计算侧翻临界最小半径，并以后轴所受横向力等于横向附着力计算侧滑临界最小半径，此时最小半径要求较为复杂，与车辆参数hg及瞬时的转弯速度、制动加速度等有关，处于动态变化中.为方便模型分析计算，车辆一般在弯道采取温和连续制动，可将轮胎动荷载视为连续静荷载，在实际应用中采用预测弯道运行车速的最大值Vmax代入式(10)以对最小半径值进行校核.2 弯道路段安全模型影响因素分析根据式(7)，弯道最小半径值与车速、横向附着系数及超高等有关，分析各因素对最小半径值的影响.以山区二级公路为例，基于山区公路特征，设计车速取20～80 km/h，超高4%～10%，同时考虑到山区公路存在泥泞、冰雪等不利环境，横向附着系数φ取0.05～0.20，计算结果如表1所示.从表1得：最小半径计算值与超高及横向附着系数呈反比，与车速呈正比，但与车型因素无关.而横向附着系数φ值对最小半径计算值影响较大，对于山区公路可能存在的冰雪路面、泥泞路面φ<0.15时，最小半径计算值显著大于规范值，此时须采取必要的安全措施[7].而我国设计规范中也规定设计速度越高，横向力系数越小，实际也是对高速情形给予更高的安全和舒适保障.表1 各因素对最小半径值影响Table 1 The influence of various factors on the minimum radius设计车速/(km/h)超高值/%横向附着系数/m 20 30 40 604684684684681 80 04681 0 0.05 35 29 24 79 64 54 140 114 97 314 257 217 188 559 457 386 334 0.10 22 20 17 50 44 39 90 78 69 202 176 156 140 358 313 278 249 0.15 16 15 14 37 33 30 66 59 54 147 133 121 111 264 238 216 199 0.17 15 13 12 34 30 28 60 54 50 134 122 112 103 238 217 199 183 0.20 13 12 11 29 27 25 52 48 44 117 108 100 93 208 191 177 165规范最小半径值/m 20 15 15 40 35 30 65 60 60 150 135 125 115 300 270 250 2203 弯道路段安全模型仿真分析本文采用Carsim仿真软件对弯道路段安全模型进行仿真论证，Carsim软件同样是针对车辆动力学的模拟仿真软件.仿真中分别建立道路模型、车辆模型、驾驶员模型，通过仿真得到不同条件下的车辆侧滑临界车速，进而建立侧滑临界车速与对应道路参数的数学关系，再将设计车速代入数学关系式，间接得到各设计车速下的仿真最小半径值.3.1 模型建立模拟双向两车道山区二级公路情形，设计R=15～500 m间10种圆曲线半径，分别对应超高值从0～10%变化.道路模型按照山区公路设计规范要求包含直线、缓和曲线和圆曲线，缓和曲线选用回旋线.仿真车型采用Carsim内置车型.驾驶员模型设置选取normal,Driving on road course模式，设置初始速度并以此为目标车速进行控制，驾驶员预瞄前方道路线形的时间和延迟时间分别设为1.5 s和0.15 s，其余参数采用默认值.3.2 仿真分析研究中采取侧向加速度和轨迹偏移值双指标对侧滑状态进行定义：一是当车辆偏离正常轨迹，即车辆轨迹偏移值超过0.3 m；二是当车辆侧向加速度达到0.3 g[8]，满足其一则认为车辆发生侧滑，此时车辆的速度即为仿真侧滑临界车速.因每次仿真试验中道路模型、车辆模型、驾驶模型固定，仿真具有可重复性，每种情形只需仿真1次.3.2.1 不同半径影响分析采用Carsim内置的C-Class车型，道路模型设置为：超高6%，半径值采用设计车速20～80 km/h时的规范最小半径，附着系数采取规范横向力系数，仿真不同半径下侧滑车速并与模型计算侧滑车速进行对比，如图2所示，设计车速、仿真侧滑车速、模型计算侧滑车速三者值较为接近，且均与弯道半径值呈正比.图2 不同半径下侧滑车速对比Fig.2 Comparison of slide speed under different radiuses3.2.2 不同超高影响分析采用Carsim内置C-Class车型，道路模型采用80 km/h设计车速下8%超高对应的规范最小半径250 m，变化超高0～10%，仿真此时的侧滑车速值如图3所示，仿真侧滑车速与模型计算侧滑车速基本相同，且与超高呈正比关系.超高对于平衡车辆转弯所受离心力有正向作用.图3 不同超高下侧滑车速对比Fig.3 Slide speed under different superelevations3.2.3 不同车型影响分析以设计车速80 km/h下超高8%对应的最小半径250 m为例，采用Carsim软件中A～E型车及SUV、Truck共6种车型，仿真对比不同车型下的侧滑车速，如图4所示，车型因素对于侧滑车速值基本无影响，与前述安全模型理论分析结果一致. 图4 不同车型下侧滑车速对比Fig.4 Slide speed under different vehicle models3.2.4 不同附着系数影响分析同样采用半径250 m、超高8%的道路模型，变化附着系数值从0.05～0.20，仿真不同附着系数对侧滑车速的影响，如图5所示，仿真侧滑车速与附着系数值呈正比.理论模型计算及仿真分析都证明通过改善路面附着系数来提高车辆与路面的附着力，进而可以提升弯道行驶安全性.图5 不同附着系数仿真值Fig.5 Slide speed under different friction coefficients3.3 仿真最小半径分析通过对各种道路模型下的仿真结果，得到不同弯道半径、超高情形的仿真侧滑车速，进而建立弯道参数与侧滑车速的相关关系，如表2所示.表2 不同道路模型下仿真侧滑车速Table 2 Slide speed under different road models(km/h)10%21 29 42 53 59 75 83 91 104 114弯道半径/m 15 30 60 100 125 200 250 300 400 500超高值0 16 23 32 41 46 58 65 70 80 88 2%17 25 34 44 49 62 69 75 85 94 4%18 25 36 46 52 65 73 79 90 99 6%19 26 38 48 54 68 77 83 95 105 8%20 28 40 50 57 72 80 87 99 110以超高为0情形为例，将10组弯道半径与对应仿真侧滑车速数据进行拟合，对比指数类型、线性类型、对数类型、多项式类型、冥函数类型等，采用冥函数形式拟合效果较好，如图6所示.图6 侧滑车速与弯道半径拟合关系(0超高)Fig.6 Relationship between the speed of sideslip and the radius of the curve(superelevation=0)同理求得其他超高情况下的拟合关系，将设计车速代入拟合公式，即可间接求得各设计车速对应的仿真最小半径值，如表3所示.表3 仿真最小半径值与模型计算最小半径值对比Table 3 Minimum radius under simulation and model calculation(m)设计车速/(km/h)超高值02%4%6%8%10%规范值20 30 40 60 80仿真值2 3模型值1 9仿真值2 0模型值1 7仿真值1 8模型值1 5仿真值1 7模型值1 4仿真值1 5模型值1 2仿真值1 4模型值1 1一般值3 0极限值1 5 53 95 219 395 44 84 189 388 46 83191 346 39 74 166 335 42 76 172 310 35 66 148 295 38 69 156 279 32 59 134 263 34 61 141 254 29 54 122 237 31 56 129 233 27 50 112 216 65 100 200 400 30 60 125 250对比数据可得：仿真侧滑最小半径值略大于模型计算侧滑最小半径值.分析其原因在于理论安全模型中仅从行驶动力学方面考虑了侧滑的临界状态，但仿真在保证不发生滑移的情况下对于侧向加速度等也进行了限定，综合了车辆转弯性能及驾驶员主观因素等，这实际在保障安全的前提下加入了舒适度等考虑，进一步提升了安全度水平.综合考虑安全模型与仿真试验结果，则可以考虑将模型计算最小半径值为极限最小半径值，而将仿真最小半径值作为一般最小半径值.同理，进一步考虑驾驶员实际驾驶行为影响时，在初定弯道半径后，还应将预测弯道运行车速最大值代入式(10)对半径值进行校核，特别对于由长直线段进入弯道时，还应以期望车速作为进入弯道的初始速度代入计算，以保障车辆在山区公路弯道路段实际行驶安全.4 结论本文对车辆弯道行驶过程中的动力学进行分析，基于行驶稳定性推导出了侧翻与侧滑情况下弯道最小半径与车速、超高值等因素的关系，建立了弯道路段安全模型.模型证明：(1)车辆侧翻临界最小半径与车型、车速呈正比，与弯道超高呈反比；车辆侧滑临界最小半径与车速呈正比，与横向附着系数及弯道超高呈反比.(2)一般情况下，相较于侧翻车辆更易发生侧滑.而后利用Carsim仿真软件模拟了车辆弯道行驶中侧滑工况，记录对应的侧滑车速、圆曲线半径和超高值，并讨论了不同超高、不同半径、不同车型下的侧滑临界车速变化规律.通过仿真论证了安全模型的正确性.基于模型计算和仿真试验结果，并与现行规范进行对比，本文得出以下结论：(1)现行规范中设计速度越高，规定的最小半径值越保守.(2)在综合考虑车辆弯道行驶稳定性及舒适性情况下，可将安全模型计算最小半径值作为极限最小半径值，而将仿真最小半径值作为一般最小半径值.(3)弯道线形设计中还应考虑横向附着系数φ值的影响，当φ<0.15时应对最小半径设计参数进行校核.(4)在实际应用中还应将预测弯道运行车速最大值代入安全模型计算式以对最小半径值进行校核.【相关文献】[1]周广利,吕延,王彦玲.中法公路平纵面设计主要技术指标对照研究[J].公路交通科技(应用技术版),2017(4):45-47.[ZHOU G L,LV Y,WANG Y L.A comparative study of main technical indicators for flat and longitudinal design of 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一种多轴车辆的测功试验台转向行驶模拟方法杨勇;周晓军;刘晨曦【摘要】本文中提出了一种适用于在测功试验台上进行的多轴车辆转向行驶模拟方法,提出了一种由行驶模型、转向模型和转向控制策略3部分组成的车辆模型.首先根据车辆的行驶情况,通过车辆转向控制策略和转向模型获得当前时刻的多轴车辆各轴转向角与车辆的转向状态.然后通过车辆行驶模型计算得到多轴车辆各轴当前时刻的运动状态.最后通过测功机对车辆各驱动轴进行加载,并采用电惯量模拟技术对系统不足的惯量进行补偿,使测功系统中各轴的运动状态跟随模型计算结果而变化,以实现在测功试验台上的多轴车辆转向行驶模拟.一辆多轴车辆在等速转向、加速转向、减速转向等行驶状态下进行仿真的结果,初步验证了该方法的可行性.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2015(037)009【总页数】6页(P1035-1039,1046)【关键词】多轴车辆;转向模拟;测功试验台【作者】杨勇;周晓军;刘晨曦【作者单位】浙江大学现代制造工程研究所,杭州310027;浙江大学现代制造工程研究所,杭州310027;浙江大学现代制造工程研究所,杭州310027【正文语种】中文随着汽车工业的发展和市场需求，多轴车辆等特种车辆发展越来越快，对多轴车辆的各项性能评价和测试技术研究也随之展开。
其中多轴车辆转向性能的研究是较为热门的研究领域。
目前多轴车辆转向的研究大致可分为两个方面：(1)转向系统和转向控制算法研究，以提高车辆的可操纵性[1-2]；(2)车辆室内测试台架研究，以验证零件或传动系统工作性能[3-5]。
在测功试验台上进行车辆的转向行驶模拟加载，可以测试车辆在转向时，车辆关键零件的工作性能，如差速器的差速性能、防滑性能和疲劳特性等。
而对于多轴驱动车辆，还可以测试转向行驶过程中传动链中各个零部件的协同工作性能。
因此，对于整车传动系统或转向关键零部件来说，无论是对新研发的产品进行性能测试，还是对成熟的产品进行质量检验，利用测功试验台进行车辆的转向行驶模拟，都是一种有效的试验手段。
第35卷 第7期 2013-07(下)【53】有轨导引小车的弯道倾覆性分析及其设计改进Simulation on overturning of the shuttle running along a curve and designimprovement based on ADAMS 周景成，杨建国，杨晨星ZHOU Jing-cheng, YANG Jian-guo, YANG Chen-xing（东华大学 机械工程学院，上海 201620）摘 要：有轨导引小车（Rail Guided Vehicle-RGV）在现代物流装备中占有主要地位，为评估RGV设计的合理性，利用ADAMS软件建立了RGV虚拟样机模型并按照设计目标中的弯道半径、弯道速度对其进行了动力学仿真，考查RGV在弯道行驶中的倾覆性。
仿真结果显示穿梭车总体设计良好，但根据欧盟对物流车辆的EN 528-2008标准，穿梭车在弯道行驶时稳定系数过小，存在倾覆隐患。
这是由于穿梭车轮径、轮距设计方面的缺陷和设计目标中的弯道半径和运行速度相互作用，致使穿梭车在弯道行驶过程中倾覆力矩过大而稳定力矩过小的结果。
文章对穿梭车弯道行驶过程中的倾覆情况进行了理论分析，并结合仿真信息对车轮和轴距尺寸进行了改进，使得RGV在满足设计的运行指标条件下达到EN 528-2008的倾覆性要求。
通过仿真找出和发现RGV小车设计中的潜在问题，既缩短穿梭车的开发周期又降低了开发成本。
关键词：穿梭车仿真；弯道行驶；理论分析；设计改进中图分类号：F407.42; TH3 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2013)07(下)-0053-04Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2013.07(下).15收稿日期：2013-05-10基金项目：上海仓储物流设备工程技术研究中心项目（10dz2250800）作者简介：周景成（1985 -），男，江苏连云港人，硕士研究生，研究方向为物流装备设计。
0 引言有轨导引小车又称穿梭车，是现代自动化物流系统中的最常用的自动化搬运设备。
它在电控系统控制下，通过编码器、激光测距传感器等地址识别方式精确定位在各个输入、输出工位，接受物料后进行往复穿梭运输[1]。
有轨导引车与无轨自动引导车相比，具有传输速度快、动态运输等特点，能使物料在不同工位之间的传送及输送线布局更加迅速、紧凑、简捷，从而提高物料的输送效率[2]，其主要应用于等单元物料高速、高效的平面输送自动化物流系统中。
由于有轨导引穿梭车运行速度越来越快，在高速运行下，RGV的运动性能对RGV的安全性关系重大。
所以在设计阶段，应对有轨导引小车进行动力学仿真分析，检测校验设计的有轨导引小车的运动性能是否合理。
在制造物理样机前，找出和发现潜在的问题，既缩短产品开发周期又降低产品的开发成本。
1 相关研究RGV运动性能涉及小车自身结构，导轨平顺状况，轮轨间的相互作用力及货架的振动等多种因素[3]，是一个包含惯性、弹性和阻尼等运动学特征的复杂非线性系统，其特点是运动零件多、受力复杂。
由于组成穿梭车各机械系统(如转向、车架、伸缩机构)之间的相互耦合，使得穿梭车的动态特征相当复杂。
穿梭车的运行工况也是各式各样，在其实际工作过程中，会受来自多方面的外在激励和内在控制因素的影响，不同的工况下车辆各零件的空间位置及受力情况也有所变化[4]。
这方面的研究很多，S.G. Lee等人对立体仓库中有轨导引小车的出入库效率进行了仿真[2]，而对小车出入库运行的安全性未做考虑；胡敏，杨建国等人对RGV在直线轨道上的侧偏做了原因分析与结构改进[5]，而对弯道运行情况未有涉及；程鹏等人对车辆在弯道运行过程中的控制参数进行了优化，以增强车辆在弯道行驶过程中的操控性[6]，而对车辆与轨道的结构影响未做探究；李永刚对车辆在截面为楔形的弯道上行驶时的侧滑和倾覆性做了理论分析[7]，但是并未涉及运行安全的评价方法。
以上及其它文章尚未对RGV在水平弯道上的倾覆性影响因素做出理论分析与研究，更未引进明确的评价方法。
2 RGV 弯道行驶倾覆性仿真方法RGV在弯道上行驶问题，是研究RGV运动性【54】 第35卷 第7期2013-07(下)能最典型的工况之一。
在对有轨导引穿梭车进行弯道运行性能分析时，对研究对象的建模、分析与求解始终是一个关键性问题。
穿梭车本身是一个复杂的多体动力学系统，外界载荷的多重作用使其分析研究更为复杂。
主要困难之一便是怎样对复杂受力条件下多重自由度的分析对象有效的建立模型和求解。
计算机技术的迅猛发展，使我们在处理复杂问题方面有了质的飞跃。
可视化多体动力学仿真分析软件ADAMS可以避免建立繁琐的动力学微分方程，具有快速建模和仿真分析的优势，通过此软件可对穿梭车进行有效的运动学仿真分析。
尽管ADAMS具有很强的整机性能测试与优化功能，但是在进行运动学、动力学运算时，由于其只考虑零件质心和质量等少数几个参数，而对零件的外形不予考虑，因此在模型中精确地描述纷繁复杂的零件外形并没有太大的实际意义[8]。
为了节省仿真建模的时间，并且保证仿真能够顺利进行，在建立仿真模型之前要对实际三维模型进行必要的简化。
3 RGV 弯道行驶倾覆性仿真模型的建立本文将Solid Works软件设计好的三维实体模型以X-T格式导入ADAMS软件中，为了缩短仿真运行时间，针对模型仿真的目的，对有轨导引穿梭车的实体模型进行了一定的简化。
1)简化原有造型中零部件的几何形状；2)省略原模型中不必要的零件；3)将多个无相对运动的零部件合并成单一的刚体来考虑。
设计改进前穿梭车整车参数如表1所示。
简化后改进前穿梭车模型如图1所示。
表1设计改进前穿梭车整车参数图1 改进前有轨导引穿梭车虚拟样机模型4 穿梭车弯道行驶运动学仿真4.1 仿真条件设置为了评估穿梭车在弯道运行方面设计的合理性，发现设计中隐藏的潜在问题，对穿梭车进行动力学仿真。
仿真条件依据穿梭车项目开发设定的弯道运行设计指标如表2所示和通用材料参数实验数值进行，如表3、表4所示。
导向轮材料为PC，轮胎材料为TPU，导轨材料为Q235D优质碳素结构钢。
通过观察建立的穿梭车模型在仿真时运行是否顺利，穿梭车在高速运行下是否会出现打滑、侧滑、倾覆等情形。
表2穿梭车弯道仿真运行条件表3车轮与导轨接触设置表4导向轮与导轨内侧接触设置4.2 倾覆性分析及评价系数穿梭车倾覆性趋势强弱的评价方法有多种，有稳定度/稳定角法、稳定性极坐标图法[9]、倾覆系数等。
其中稳定度/稳定角法以及稳定性极坐标图法只能反映穿梭车在静态受力情况下的倾覆趋势强弱，不能反映有加速度情况下的倾覆趋势情况。
因此，本文选用欧盟现行物流车辆标准EN 528-2008中对车辆倾覆趋势强弱的评价方法（如式1所示）和限定标准。
(1)当时，认为车辆处于安全状态，不会倾覆。
当时，认为车辆处于危险状态，随时可能倾覆。
弯道运行过程中，穿梭车受力以及相关力臂尺寸如图2所示，具体含义与数值见表5。
第35卷 第7期 2013-07(下)【55】(a) 主视受力示意图(b) 俯视受力示意图图2 穿梭车弯道运行主视、俯视受力示意图表5 受力图参数含义和相关数值名称F 前F 内由于：带入计算得：95.153≈ f N 19.818≈C FN 因此： ＜(2)又由于：(3)s0υ为在假设不发生滑移情况下仿真初始稳定系数，为穿梭车前后导向轮之间连线对应的圆心角。
带入得：17.1s0≈υ (4)同时：× (5)综合式(2)～式(4)可得，穿梭车将先发生侧滑，随后导向轮提供弯道行驶所需部分向心力。
式(3)即为倾覆系数评价公式。
4.3 动力学仿真数据为了获得合乎实际的仿真数据，运用step函数使模型在2s内加速到5000mm/s，输出衡量穿梭车倾覆趋势大小的稳定系数变化曲线和代表车速的穿梭车质心速度变化曲线、侧向滑移曲线，用以检验穿梭车运行是否顺利。
穿梭车动力学仿真得出的车速、侧滑变化曲线如图3所示，倾覆系数变化曲线如图4所示。
图3 穿梭车质心速度、侧向滑移变化曲线图4 穿梭车重心高度变化曲线图5 穿梭车倾覆系数变化曲线通过图3可以看出，穿梭车运行速度匀速增加，2s时达到在5000mm/s左右，接近仿真设定速度，同时穿梭车在运行之初发生了侧滑，因为导轨摩擦力不足以提供此时运行所需向心力，当滑移至导向轮与导轨内侧接触后导向轮开始起导向作用同时提供部分向心力，此后穿梭车一直压迫外导轨内侧并摩擦前行。
在2s左右阶段，穿梭车速度曲线有波动，是因为穿梭车发生了向外的倾覆，侧移曲线以及图4中的重心高度变化曲线在2s 处的突变均验证了这一点。
通过图5可以看出，穿梭车稳定运行后的稳定【56】 第35卷 第7期2013-07(下)系数低于现行欧洲标准的规定范围，初始值很大且迅速下降是因为穿梭车初始速度从零迅速增加的原因。
从以上可以看出必须对穿梭车车弯道行驶过程中的倾覆性影响因素进行分析并对穿梭车原有结构进行改进。
5 设计改进由式(3)可知，除设计指定运行指标外影响穿梭车在弯道上行驶倾覆系数大小的因素有重心高度、轴距以及导向轮中心高度。
鉴于穿梭车结构上的布置，为改善和避免车辆倾覆，通过降低轮径即降低重心高度的方式和增加轮距来改善穿梭车的倾覆性。
表6改进尺寸与数值由于初次建模时，穿梭车的轴距、轮径等尺寸都已进行了参数化，因此只需修改数据即可。
对改进后的模型进行仿真，对穿梭车的速度、重心高度、侧移量进行检测并查看改进后的效果。
改进后的穿梭车速度和侧移量、重心高度、倾覆系数变化曲线分别如图6、图7和图8所示。
图6 改进后穿梭车运行速度、侧移量变化曲线图7 改进后穿梭车重心高度变化曲线图8 改进后穿梭车倾覆系数变化曲线由图6、图7可以看出，改进后的穿梭车速度曲线在加速和匀速状态下即2s前后均很顺滑；重心高度曲线也相对稳定，之所以看起来波动厉害是因为图像被放大了，曲线前端的上升和振荡是由穿梭车侧滑和与导轨的碰撞产生的，但运行稳定后的波动只在1mm以内；这些均表明穿梭车在弯道上的运行比较平稳。
改进后的穿梭车倾覆系数变化曲线如图8所示，仿真期间始终位于极限值1.5以上，符合欧盟的标准。
6 结论1）基于虚拟样机技术,在ADAMS环境下,建立了有轨引导小车模块化虚拟样机模型,并对其进行了动力学仿真。
2）仿真结果表明穿梭车在弯道行驶时不符合欧盟EN 528-2008标准的要求，弯道行驶过程中存有产生倾覆的潜在危险。
这将给穿梭车的量产带来阻碍，容易引发事故。
通过对穿梭车轮径和轴距的改进，避免了穿梭车稳定性差，易倾覆的问题，使穿梭车符合欧盟物流车辆标准，改善了穿梭车的运行性能。
3）所建仿真模型可有效反映穿梭车弯道行驶动力学过程，可以方便、可视化地研究穿梭车的动态力学性能，部分代替物理样机试验。
