多轴重型全挂车机械液压全轮转向装置设计研究分析

陈恒超，杨 龙

（济南职业学院，济南 250100）

多轴重型全挂车机械液压全轮转向装置设计研究分析

陈恒超，杨 龙

（济南职业学院，济南 250100）

多轴重型全挂车机械液压全轮转向装置，在车辆低速运转状态下能够增强转向的灵活性，在车辆高速运转状态下可以增强转向的稳定性。由此可见，对车辆全轮转向装置的设计直接关系着车辆的安全性能。本文笔者将通过分析转向装置的动力学关系式，积极的建立其一个相关的优化模型，同时也可以使用负荷型的优化式算法，从而建立起一个标准的模型来进行求解，以此来表明该设计理念可以在一定程度上优化多轴重型全挂车的转向性能。

多轴重型全挂车；机械液压；转向装置；设计

多轴重型全挂车，是专门用来运输整部分大件或者大型设备的一种平板车。其被广泛应用在水利工程、土建施工、电力工程等施工领域。由于多轴重型全挂车具有可拼接性与模块性，所以它可以运载超重或者超尺寸的货物。对挂车使用机械液压转向，能够达到全轮转向的目的。并且转向过程中要尽量的减少轮胎的平行滑动，避免造成不必要的磨损或者由轮胎滑动引起的一系列恶性事故。为达到这种设计目的，本文将以5轴线重型全挂车的转向装置设计为例，建立相关的模型并对模型求解和检验，以确保模型具有实用性。

1 机械液压型全轮转向装置的大体构造

在对多轴重型全挂车的转向装置进行优化设计前，我们首先应该详细了解该转向装置的大体构造。只有了解了基本构造，才能设计出符合实际的转向装置。

通常意义上来说，转向装置是由转向油缸、转向横（纵）拉杆、转向控制板以及悬架臂等多种结构构成。同时相应的转向性装置也是由其固定的轴进行固定的，其相应的固定轴上所出现的梯形是一个正转式梯形，其后边是反转型梯形。不管是正转的梯形还是反转的梯形都是对实际的车轮来说的，如果和车轮的实际转向的一致的就是正转型梯形，反之则为反转梯形。而整辆车的转向操作是通过转向架来进行总体操控的，再由转向纵拉杆以及转向控制板和转向横拉杆来驱动各个悬架臂，以保障所有的车轮都按照需要的转角进行偏转。假如车的轴数繁多的话，可以尝试用牵引杆带动的机械转向机制同液压随动机制配合起来进行全轮转向，只有这样才能真正达到机械转向以及车辆的转向同时进行的最终目的。对车辆的实际转向来说其主要分分为多种形式，分为随动式转向以及主动性转向等状态。而所谓的主动性转向来说就是相应牵引车的转向和相应挂车的转向是完全分开的进行的，通过人工来操作液压转向系统。随动转向恰恰相反，是牵引车与挂车进行的联动转向，驾驶员只需对牵引车进行调整与控制即可。

2 转向装置与动力学探索

以五轴线重型全挂车为例，假使要减小轮胎的磨损以及轮胎的滑动，就要保证相同轴线上的车轮必须要相交在一个固定的点上。所以在对转动的实际装置进行力学的分析的时候，是完全可以采用相应的假象装置来进行真实车轮的想象。进行简单明模型的建立，同时当相应的车轮和短轴车轮相等时，当量的车轮和主销车轮是完全相同的。此时，相应的转向车轮应对称性，因此就要对转向的中心轴进行仔细的研究就可以了。

3 转向装置的优化模型

在研究转向装置的优化模型时，我们将从模型的建立入手，然后给出解决优化模型的具体方法。

3.1 转向装置优化模型的建立

考虑到多轴车辆转向时只能有一个转向中心，所以，理论上内外侧的车轮在转弯转弯半径的误差应该趋近于零。由以上式子可得转弯半径差为：

除上述方式外，还可以建立车轮转角的差的加权和的优化模型。方法同上述方法类似，只不过将半径差换成角度差。在此笔者不做详细介绍。

3.2 求解转向装置的优化模型

对于优化模型的求解，笔者应用的是复合型的优化算法，对车轮的转弯半径差与转角差的加权进行求解，使用VB语言对相关程序进行编写。除此之外，优化算法还具有一定的检验功能。液压悬梁与横向拉连接的悬架臂常取600毫米，转向控制板与控制轴线的距离K常取450毫米，相邻轴距常取1600毫米，D常取2020毫米。通过对转弯半径及转角差的加权的求解，得出obifun明显小于原定转向机构的对应值。由于差值与优化效果成反比，因此，充分的说明优化模型达到了理想的效果。为了检验优化结果的准确性，还需对目标函数进行求解并算出车轮转角和优化前后的实际转角的差的绝对值的和。最终得出，目标函数的解小于原数据，并且相应的绝对值之和也明显小于原数据。由此可见，优化模型是有效的，并且优化设计符合生活实际。

4 结语

综上，本文通过对转向机构动力学关系式的分析，由此建立起相应的优化模型，并运用复合型的优化算法，对模型进行了优化求解，通过求解得出优化模型在一定程度上改善了车辆的转向性能，有效的减少了车辆在运输大型物件过程中的车轮磨损程度，延长了车轮的使用寿命。并在一定程度上对于半挂车的转向优化设计，以及低平板挂车的转向优化设计起到了一定的借鉴作用。在一定程度上，提高了多轴重型挂车的转向安全。

［1]罗灯明，鲍远通，林海.多轴重型全挂车机械液压全轮转向装置设计［J].机械设计，2013（06）.

［2]巩建坡.多轴车辆全轮转向仿真分析与实验验证［D].山东理工大学，2012.

［3]杨铭.基于主动转向和横摆力矩控制的多轴车辆制动稳定性研究［D].吉林大学，2011.

陈恒超，男，山东济南人，讲师，本科，主要研究方向：机械设计与制造。