車輛穩(wěn)定性中級工程師論文(共15頁)

1、 論文(lnwn)題目:改裝洗掃車行駛穩(wěn)定性計算申報(shnbo)職稱:工程師申報(shnbo)人姓名: 申報人單位: 論文專業(yè):機械設計改裝(gizhung)洗掃車行駛穩(wěn)定性計算關鍵詞：改裝(gizhung)洗掃車、大箱起升中心、行駛穩(wěn)定性0、引言(ynyn)汽車的行駛穩(wěn)定性是指汽車在行駛過程中，在外部因素作用下，汽車尚能保持正常行駛狀態(tài)和方向，不致失去控制而產(chǎn)生滑移、傾翻等現(xiàn)象的能力。行駛穩(wěn)定性是車輛的最主要性能之一，為保證車輛行駛安全性，在改裝車設計的總體方案階段就要進行整車的行駛穩(wěn)定性校核。特別是清掃車在傾倒垃圾時后門是否開啟，對車輛穩(wěn)定性的影響。此論文將以最新生產(chǎn)的掃車作為計算對象。

2、1、整車質(zhì)心位置計算及軸荷分配改裝車通常要求：改裝后整車總質(zhì)量不得超過原底盤允許的最大總質(zhì)量；質(zhì)量分配前后要合理，軸載質(zhì)量不得超過允許的最大軸載質(zhì)量，前軸軸荷至少應達到改裝車當時總質(zhì)量的20%以上；載荷分配左右應基本均勻，最大偏差不得超過3%；重心位置盡可能低，但必須留有車輪彈跳高度所需要的空間。洗掃車作業(yè)完成后大量的污水存在污水箱內(nèi)，所以對下面幾種狀態(tài)進行分析。計算1.1大箱放平時重心計算以整車的后橋中心點在地面上的投影為坐標原點，以車長方向為x坐標，（向車輛前端為正，）車高方向為y坐標。車廂及主要設備均以其幾何中心為質(zhì)心，根據(jù)整車內(nèi)外布局，改裝車輛各部總成重心位置見圖1主要裝車設備質(zhì)量及質(zhì)

3、心位置如表1：表1中：各主要(zhyo)設備(shbi)的質(zhì)量(kg)；各設備(shbi)質(zhì)心的x方向坐標（mm）； 各設備質(zhì)心的y方向坐標(mm)；表1 主要計算數(shù)據(jù)：序號參數(shù)名稱Gi(kg)Xi（mm）Yi（mm）汽車底盤20002170800風機總成35017561620副發(fā)動機38021561050水箱總成2301101100大箱總成10005001540液壓油壓水路702525505高壓水路1001880925副梁總成540691806邊刷1001428604大箱支桿2012751193吸口總成270-770447后防護53-1251516后門總成200-1

4、4131426人水1724-53313561.1.1空載狀態(tài)根據(jù)合力力矩等于分力力矩之和的原理進行重心計算。已知：底盤軸距z=3360mm，圖1 各部總成(zn chn)重心位置示意圖 計算空載(kn zi)時車輛重心距后輪中心位置XK：XK= （1）= =1261.6mm計算(j sun)空載重心高度YKYK= （2）=1026mm計算(j sun)結(jié)果表明，整車質(zhì)心距后軸1261.6mm，離地高度(god)1026mm。軸荷分配(fnpi)：由力矩平衡求得軸荷分配：前橋載荷N1:N1=2045kg （3）后橋載荷N2：N2=G-N1=34

5、01kg （4）則改裝后底盤前橋額定載荷為2045kg，后橋額定載荷為3401kg。前橋載荷N1占總質(zhì)量G:= =37.5%20%,符合改裝手冊要求。1.1.2、污水箱滿載狀態(tài)計算污水箱滿載，兩名成員狀態(tài)時車輛重心距后輪中心位置XMXM= =876mm計算污水箱滿載，兩名成員狀態(tài)(zhungti)時車輛重心高度YMYM= =1104mm1.2大箱起升時重心(zhngxn)計算大箱垃圾箱底面要求在卸垃圾的時候達到62傾角，設計時垃圾箱底面已經(jīng)傾斜12，因此大箱實際起升角度為50。大箱起升有兩種情況，一種(y zhn)是先打開后門然后起升大箱，垃圾隨之倒出，當大箱起升到最大角度時，箱內(nèi)沒有垃圾。另

6、一種情況，大箱裝載垃圾，后門沒有開啟，當大箱起升到最大角度時最有可能傾翻。下面對后門沒有開啟情況進行穩(wěn)定性校核。起升后大箱總成，后門總成，垃圾重心位置有變化。大箱起升后重心位置見圖2,計算數(shù)據(jù)見表2表2序號參數(shù)名稱Gi(kg)Xi(mm)Yi(mm)1大箱總成1000-65626332后門總成200-179910943污水1724-15261662圖2 大箱最大傾倒角，后門(humn)未開啟狀態(tài)圖計算(j sun)大箱起升時重心距離后輪中心位置Xs Xs= = =419mm0通過計算證明重心在后輪前部(qin b)，此時車輛不會發(fā)生向后傾翻情況。車輛在后門沒有開啟，當大箱起升到最大角度時狀態(tài)時

7、不會產(chǎn)生傾翻現(xiàn)象。2、縱向(zn xin)穩(wěn)定性分析計算2.1駐車制動(zh dn)性駐車制動，一般叫做手剎，它的作用就是在停車時，給汽車一個(y )阻力，使汽車不溜車。駐車制動，也就是手剎或者自動檔中的停車檔，鎖住傳動軸或者后輪。圖3 汽車等速上坡時的受力圖所示汽車空載時的駐車情況，根據(jù)受力分析，將, 三個力對前軸接地點取力矩，得+=L （5）= （6）將式（6）代入（5）求得最大駐車坡度： tan= （7）式中:車輛(chling)最大駐車坡角度（rad）； 輪胎對地面的縱向(zn xin)附著系數(shù)，在干燥水泥路面上=0.7代入數(shù)值(shz)tan=0.528 =27.82.2 縱向傾翻汽

8、車的縱向行駛穩(wěn)定性，是指汽車在縱向坡道上行駛時抗傾斜和滑移的能力。縱向傾翻是指汽車上坡或下坡時發(fā)生繞后軸或前軸的傾翻。以上坡為例，汽車的受力情況如圖2。在實際情況下，當坡度較大時，汽車行駛速度比較慢，空氣阻力忽略不計，同時汽車的動力主要用來克服坡道阻力，在較大的坡道上加速能力有限，也不考慮加速阻力。隨著坡度的增大，前輪的法向反作用力為零時，汽車將發(fā)生傾翻。根據(jù)受力分析，前輪法向反作用力為：= （8）式中：前輪法向反作用力（N）；G改裝車總質(zhì)量（kg）；L汽車軸距（mm）；整車質(zhì)心距后橋的距離（mm）； 坡角度（rad）。 當前(dngqin)輪法向反作用力=0時，汽車(qch)便發(fā)生繞B點向后

9、傾翻現(xiàn)象(xinxing)，通常稱為縱翻。當0時，汽車不會發(fā)生翻車，即tan ,由公式可知：汽車的滿載質(zhì)心高度h越小，質(zhì)心至后軸的距離L2越大，汽車在縱向坡道上行駛就越不容易傾翻。因此，可得不發(fā)生傾翻的最大坡度為：tanmax = （9）空載狀態(tài)極限上坡角度：空載狀態(tài)時汽車重心高度=1261.6mm,h=1026mmtanmax =1.23 max =50.9污水箱滿載狀態(tài)極限上坡角度：污水箱滿載狀態(tài)時汽車重心高度=876mm,h=1104mm tanmax =0.93max =37.82.3縱向滑移當汽車驅(qū)動輪的附著力小于或者等于改裝車輛在平行于坡道上的分力時，車輪發(fā)生滑移現(xiàn)象，此時：Gco

10、s= Gsintan= （10）式中：車輛發(fā)生縱向滑移時的坡度角（rad）； 車輛(chling)在干燥水泥路面上取0.7。把=0.7代入式（7）中得：=34.992.4總結(jié)(zngji)污水(w shu)箱滿載時極限上坡角度明顯小于空載時極限上坡角度，作業(yè)完成后應更加注意行車安全。通過以上計算可以得出，該車縱向滑移時的坡度角為34.99，小于縱翻的極限坡度角37.8，所以在發(fā)生縱向傾翻之前，首先發(fā)生縱向滑移，可以保證車輛在縱坡上穩(wěn)定行駛。3、橫向穩(wěn)定性計算：汽車在行駛過程中，隨著運動狀態(tài)的改變，作用在汽車前、后輪上的徑向反作用力（Z1,Z2）也相應的變化。若其前輪的徑向反作用力為零時，則汽車

11、前輪的偏轉(zhuǎn)就不再能確定汽車行駛的方向。當后輪的徑向反作用力為零時，根據(jù)附著條件，牽引力將不再存在，汽車將喪失行駛能力。這兩種情況均使汽車行駛穩(wěn)定性遭到破壞，甚至造成汽車的縱向翻車。為汽車(qch)在橫坡上受力圖，將圖中各力對右輪接地點(ddin)O2取矩，整理(zhngl)后得：Z1= （11） 式中：Z1作用在右輪上的法向反作用力（N）；B汽車輪距（m）；離心力（N）；道路橫坡角度（）。向側(cè)面外翻時，Z1=0，離心力=，代入式（11）得出汽車在橫坡轉(zhuǎn)彎時所允許的最大車速為=式中：臨界車速（m/s）； g重力加速度； R汽車(qch)轉(zhuǎn)彎半徑； （一）當汽車(qch)在水平路面上（即=0）作等

12、速轉(zhuǎn)向行駛(xngsh)時，不發(fā)生側(cè)翻的最大車速為= （12）已知底盤最小轉(zhuǎn)彎半徑R=7m根據(jù)滿載時計算結(jié)果XM=876mm，YM=1104mm ，B=1525mm= =24.7Km/h所以當污水箱滿載狀態(tài)是轉(zhuǎn)彎速度不能超過24.7Km/h，以防止車輛發(fā)生側(cè)翻。（二）當汽車在有橫坡的路面上停車或等速直線行駛時，離心力=0，此時不發(fā)生側(cè)翻的最大道路橫坡角度 tanmax=B/2h。（三）汽車在水平路面上以車速轉(zhuǎn)彎時，當側(cè)向分力（即）大于路面的側(cè)向附著力時會發(fā)生側(cè)滑，所以不發(fā)生側(cè)滑的條件為：=G式中：-附著系數(shù)則=一般認為側(cè)翻比側(cè)滑更危險，為了避免側(cè)翻應從汽車結(jié)構上保證使側(cè)滑發(fā)生在側(cè)翻之前，先發(fā)生

13、側(cè)滑的條件是： 得 (13) 式中: B汽車(qch)輪距為1.525mm滿載重心(zhngxn)高度1.10m。被稱為(chn wi)汽車側(cè)向穩(wěn)定性系數(shù)。一般汽車行駛于干燥的瀝青路面上時，一般取為0.7，此時仍然能滿足上述穩(wěn)定性條件。=0.75因此，汽車改裝后的橫向穩(wěn)定性符合要求。3.2總結(jié)由于車輛輪距B、轉(zhuǎn)彎半徑為定值，所以質(zhì)心越高轉(zhuǎn)彎最大速度越小，通過計算作業(yè)完成后污水箱滿載狀態(tài)時質(zhì)心的位置最高。所以此時行車轉(zhuǎn)向時嚴禁高速急轉(zhuǎn)彎；以避免事故的發(fā)生。4、結(jié)束語現(xiàn)代社會無時無刻都與車輛打交道，保證車輛行駛安全性，行駛穩(wěn)定性是重要性能。一輛合格的改裝車，在車輛設計初始階段就應當對整車的行駛穩(wěn)定性進行計算和樣車試制后的行駛實驗都是非常重要的步驟。參考(cnko)文獻(wnxin)：1魏春源.汽車(qch)工程手冊M.北京，北京理工大學出版社，2005.2李俊峰，張雄.理論力學.北京：清華大學出版社，2010.3徐達，蔣崇賢.專用汽