五輪搬運(yùn)車單側(cè)驅(qū)動(dòng)行駛性能仿真研究

安曉蒙，樊廣闊

（一汽解放汽車有限公司商用車開發(fā)院，吉林 長(zhǎng)春 300130）

前言

五輪搬運(yùn)車主要用于貨物在狹窄空間的短途運(yùn)輸作業(yè)，采用剛性擺動(dòng)懸架的五輪行駛系統(tǒng)如圖1 所示，驅(qū)動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向輪通過系統(tǒng)控制均可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)以保證搬運(yùn)車實(shí)現(xiàn)全向行駛，在圖示位置當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)90 度行駛時(shí)為搬運(yùn)車縱向行駛，是單側(cè)驅(qū)動(dòng)。在國(guó)內(nèi)對(duì)于搬運(yùn)車行駛性能仿真相關(guān)文章很多，但對(duì)于全向行駛搬運(yùn)車保持單側(cè)驅(qū)動(dòng)的行駛直線性仿真幾乎沒有，本文主要應(yīng)用UG 與ADAMS 軟件對(duì)五輪搬運(yùn)車進(jìn)行在滿載與空載兩種工況下的單側(cè)驅(qū)動(dòng)的縱向行駛直線性進(jìn)行研究。

圖1 整車仰視圖

1 虛擬樣機(jī)模型的建立

1.1 三維模型建立

使用UG7.0 按實(shí)際尺寸依次建立五輪搬運(yùn)車各零部件三維模型，主要包括：車架、剛性擺動(dòng)懸架、門架式吊裝機(jī)構(gòu)、駕駛室、驅(qū)動(dòng)輪總成等部件，遵循先主后次的建模標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)仿真過程不存在運(yùn)動(dòng)的零件進(jìn)行布爾運(yùn)算求和，減少在ADAMS/View 模塊內(nèi)的操作，建模的理念是采用布爾運(yùn)算的原則，順序應(yīng)遵循由大到小、由外及內(nèi)、由上至下、由實(shí)轉(zhuǎn)虛[1]。以最簡(jiǎn)單的模型，達(dá)到最優(yōu)的分析效果，如此既降低了建模復(fù)雜性，也提高了仿真運(yùn)算效率，如圖2 所示。

圖2 五輪搬運(yùn)車三維模型

1.2 模型接口導(dǎo)入

UG 創(chuàng)建的模型不能直接在ADAMS/View 軟件環(huán)境下直接打開，必須進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，而以*.x_t 格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換的效果最好，不會(huì)出現(xiàn)模型失真和參數(shù)失效的情況。[2-3]

1.3 邊界條件設(shè)定

（1）為對(duì)搬運(yùn)車的行駛性能進(jìn)行仿真，需對(duì)所有輪胎與相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸、萬(wàn)向輪與剛性擺動(dòng)懸架之間添加旋轉(zhuǎn)副，在驅(qū)動(dòng)輪對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)副上添加驅(qū)動(dòng)Motion，Motion 采用階躍函數(shù)空載時(shí)以10s 加速到6km/h，滿載時(shí)以7s 加速到4km/h，其他零部件均添加固定副。

（2）路面譜文件和輪胎文件是對(duì)車輛做行駛性能仿真非常重要的一個(gè)步驟， 采用UA 輪胎模型將輪胎文件程序轉(zhuǎn)換成ADAMS 能識(shí)別的tir 的輪胎文件，完成對(duì)輪胎的建模，如圖3。利用路面譜生成器和EXCEL 生成路面譜文件，根據(jù)路面等級(jí)分類的八個(gè)等級(jí)，采用B 級(jí)路面。

圖3 輪胎參數(shù)文件

2 行駛性能仿真分析

圖4 萬(wàn)向輪橫置虛擬樣機(jī)圖

五輪搬運(yùn)車的初始狀態(tài)均為萬(wàn)向輪垂于叉車行駛方向如圖4 所示，空載時(shí)縱向行駛，叉車行駛軌跡如圖5 所示，左右萬(wàn)向輪所受側(cè)向力如圖7 所示。滿載時(shí)縱向行駛，叉車行駛軌跡如圖6 所示，左右萬(wàn)向輪所受側(cè)向力如圖8 所示。

圖5 空載萬(wàn)向輪橫置叉車直線行駛軌跡圖

圖6 滿載萬(wàn)向輪橫置叉車直線行駛軌跡圖

圖7 空載時(shí)縱向行駛左右萬(wàn)向輪所受側(cè)向力曲線

圖8 滿載時(shí)縱向行駛左右萬(wàn)向輪所受側(cè)向力曲線

3 結(jié)論

（1）通過對(duì)五輪搬運(yùn)車空載和滿載兩種工況的行駛性能仿真分析結(jié)果可得，五輪搬運(yùn)車在單側(cè)驅(qū)動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)萬(wàn)向輪垂直于行駛方向的工況下能夠保持行駛直線性。（2）同時(shí)可知啟動(dòng)時(shí)萬(wàn)向輪所有側(cè)向力在瞬時(shí)啟動(dòng)時(shí)受力較大，然后逐漸趨于平衡。