基于橫向載荷轉(zhuǎn)移量的客車側(cè)傾穩(wěn)定性分析

王?！±铒@生　任園園　張浩　鄭雪蓮

摘要：針對(duì)客車側(cè)傾穩(wěn)定性問(wèn)題，建立了基于橫向載荷轉(zhuǎn)移七自由度動(dòng)力學(xué)模型，并根據(jù)所獲得實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所構(gòu)建模型的合理性.根據(jù)所構(gòu)建的具有橫向載荷轉(zhuǎn)移七自由度動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了不同車速下轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角階躍仿真，分析客車結(jié)構(gòu)參數(shù)和車速對(duì)其側(cè)翻穩(wěn)定性的影響.仿真結(jié)果表明：客車后輪驅(qū)動(dòng)軸為側(cè)傾穩(wěn)定性的危險(xiǎn)車軸，當(dāng)車速過(guò)高或前輪轉(zhuǎn)角過(guò)大時(shí)，后軸首先離地.增大各軸輪距、降低簧上質(zhì)量質(zhì)心高度、提高客車懸架側(cè)傾剛度，能夠有效的提高客車的側(cè)傾穩(wěn)定性.

關(guān)鍵詞：客車；側(cè)傾穩(wěn)定性；橫向載荷；轉(zhuǎn)移；動(dòng)力學(xué)建模

中圖分類號(hào)：U462.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

因此，本文在對(duì)車輛進(jìn)行受力分析時(shí)，針對(duì)簧上質(zhì)量和簧下質(zhì)量分別建立了坐標(biāo)系，統(tǒng)一各變量的正負(fù)方向規(guī)定，建立考慮橫向載荷轉(zhuǎn)移的七自由度客車動(dòng)力學(xué)模型，并驗(yàn)證模型的有效性；進(jìn)而分析車速、輪距、簧上質(zhì)量質(zhì)心高度和懸架側(cè)傾剛度等參數(shù)對(duì)其高速行駛穩(wěn)定性的影響.

1橫向載荷轉(zhuǎn)移

通過(guò)圖5和圖6可看出，在相同的條件下，實(shí)際測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致，波動(dòng)變化趨勢(shì)基本吻合，數(shù)值的波動(dòng)在允許的公差帶之間.這說(shuō)明，仿真結(jié)果能代表車輛真實(shí)的運(yùn)動(dòng)情況，所建立的模型能夠代表車輛進(jìn)行仿真研究.因此，該模型的建立基本符合實(shí)際要求.

4影響因素分析

選取國(guó)產(chǎn)某中型客車為仿真試驗(yàn)車.令車速度為80 km/h，給定的方向盤轉(zhuǎn)角為90°.在不同車速下進(jìn)行轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角階躍仿真，分析客車結(jié)構(gòu)參數(shù)和車速對(duì)其側(cè)翻穩(wěn)定性的影響.方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入見(jiàn)圖7.

4.4懸架的側(cè)傾剛度對(duì)客車驅(qū)動(dòng)軸橫向載荷轉(zhuǎn)移率的影響

懸架的側(cè)傾剛度對(duì)客車驅(qū)動(dòng)軸橫向載荷轉(zhuǎn)移率的影響如圖13所示.通過(guò)分析可得，增加客車懸架的側(cè)傾剛度，可以在一定程度上降低車軸橫向載荷轉(zhuǎn)移率，降低了側(cè)翻的危險(xiǎn).所以，要提高整車的側(cè)傾穩(wěn)定性，應(yīng)該在合理的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)奶岣呖蛙噾壹艿膫?cè)傾剛度.

5結(jié)論

對(duì)于客車側(cè)傾穩(wěn)定性問(wèn)題，在對(duì)車輛進(jìn)行受力分析時(shí)，針對(duì)簧上質(zhì)量和簧下質(zhì)量分別建立了坐標(biāo)系，建立了考慮橫向載荷轉(zhuǎn)移量的七自由度客車動(dòng)力學(xué)模型，并且通過(guò)實(shí)車道路試驗(yàn)驗(yàn)證了所構(gòu)建模型的有效性.

根據(jù)構(gòu)建的理論模型，考慮車速、輪距、簧上質(zhì)量質(zhì)心高度和懸架側(cè)傾剛度等參數(shù)對(duì)側(cè)傾的影響，

進(jìn)行了轉(zhuǎn)向盤角階躍轉(zhuǎn)向輸入下客車的側(cè)傾穩(wěn)定性仿真.仿真結(jié)果表明，客車驅(qū)動(dòng)軸為側(cè)傾穩(wěn)定性的危險(xiǎn)車軸，當(dāng)車速過(guò)高或者前輪轉(zhuǎn)角過(guò)大時(shí)，該軸首先離地，導(dǎo)致車輛側(cè)翻.通過(guò)仿真分析在不同車速和結(jié)構(gòu)參數(shù)情況下客車驅(qū)動(dòng)軸載荷轉(zhuǎn)移率的變化情況，得出適當(dāng)增大各軸輪距，降低簧上質(zhì)量質(zhì)心高度和提高客車懸架側(cè)傾剛度能夠有效地提高客車的側(cè)傾穩(wěn)定性.

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