1、論文題目:改裝洗掃車行駛穩定性計算申報職稱:工程師申報人姓名: 申報人單位: 論文專業:機械設計改裝洗掃車行駛穩定性計算關鍵詞：改裝洗掃車、大箱起升中心、行駛穩定性0、引言汽車的行駛穩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和方向，不致失去控制而產生滑移、傾翻等現象的能力。行駛穩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，對車輛穩定性的影響。此論文將以最新生產的掃車作為計算對象。1、整車質心位置計算及軸荷分配改裝車通常要求：改裝后整車總質量不得超過原底盤允許的最大總質

2、量；質量分配前后要合理，軸載質量不得超過允許的最大軸載質量，前軸軸荷至少應達到改裝車當時總質量的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。洗掃車作業完成后大量的污水存在污水箱內，所以對下面幾種狀態進行分析。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心，根據整車內外布局，改裝車輛各部總成重心位置見圖1主要裝車設備質量及質心位置如表1：表1中：各主要設備的質量(kg)；各設備質心的x方向坐標（mm）； 各設備質

3、心的y方向坐標(mm)；表1 主要計算數據：序號參數名稱Gi(kg)Xi（mm）Yi（mm）1.汽車底盤200021708002.風機總成350175616203.副發動機380215610504.水箱總成23011011005.大箱總成100050015406.液壓油箱133167111207.低壓水路7025255058.高壓水路10018809259.副梁總成54069180610.邊刷100142860411.大箱支桿201275119312.吸口總成270-77044713.后防護53-125151614.后門總成200-1413142615.人員1303420108216.清水15

4、00110110017.污水1724-53313561.1.1空載狀態根據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 各部總成重心位置示意圖 計算空載時車輛重心距后輪中心位置XK：XK= （1）= =1261.6mm計算空載重心高度YKYK= （2）=1026mm計算結果表明，整車質心距后軸1261.6mm，離地高度1026mm。軸荷分配：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=3401kg （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占總質量G:= =37.5

5、%20%,符合改裝手冊要求。1.1.2、污水箱滿載狀態計算污水箱滿載，兩名成員狀態時車輛重心距后輪中心位置XMXM= =876mm計算污水箱滿載，兩名成員狀態時車輛重心高度YMYM= =1104mm1.2大箱起升時重心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，箱內沒有垃圾。另一種情況，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

6、心位置見圖2,計算數據見表2表2序號參數名稱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，后門未開啟狀態圖計算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，此時車輛不會發生向后傾翻情況。車輛在后門沒有開啟，當大箱起升到最大角度時狀態時不會產生傾翻現象。2、縱向穩定性分析計算2.1駐車制動性駐車制動，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

7、坡時的受力圖所示汽車空載時的駐車情況，根據受力分析，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:車輛最大駐車坡角度（rad）； 輪胎對地面的縱向附著系數，在干燥水泥路面上=0.7代入數值tan=0.528 =27.82.2 縱向傾翻汽車的縱向行駛穩定性，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

8、加速阻力。隨著坡度的增大，前輪的法向反作用力為零時，汽車將發生傾翻。根據受力分析，前輪法向反作用力為：= （8）式中：前輪法向反作用力（N）；G改裝車總質量（kg）；L汽車軸距（mm）；整車質心距后橋的距離（mm）； 坡角度（rad）。 當前輪法向反作用力=0時，汽車便發生繞B點向后傾翻現象，通常稱為縱翻。當0時，汽車不會發生翻車，即tan ,由公式可知：汽車的滿載質心高度h越小，質心至后軸的距離L2越大，汽車在縱向坡道上行駛就越不容易傾翻。因此，可得不發生傾翻的最大坡度為：tanmax = （9）空載狀態極限上坡角度：空載狀態時汽車重心高度=1261.6mm,h=1026mmtanmax =

9、1.23 max =50.9污水箱滿載狀態極限上坡角度：污水箱滿載狀態時汽車重心高度=876mm,h=1104mm tanmax =0.93max =37.82.3縱向滑移當汽車驅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，車輪發生滑移現象，此時：Gcos= Gsintan= （10）式中：車輛發生縱向滑移時的坡度角（rad）； 車輛在干燥水泥路面上取0.7。把=0.7代入式（7）中得：=34.992.4總結污水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

10、發生縱向傾翻之前，首先發生縱向滑移，可以保證車輛在縱坡上穩定行駛。3、橫向穩定性計算：汽車在行駛過程中，隨著運動狀態的改變，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，則汽車前輪的偏轉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定性遭到破壞，甚至造成汽車的縱向翻車。為汽車在橫坡上受力圖，將圖中各力對右輪接地點O2取矩，整理后得：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（）。向側面外翻時，Z1=0

11、，離心力=，代入式（11）得出汽車在橫坡轉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汽車轉彎半徑； （一）當汽車在水平路面上（即=0）作等速轉向行駛時，不發生側翻的最大車速為= （12）已知底盤最小轉彎半徑R=7m根據滿載時計算結果XM=876mm，YM=1104mm ，B=1525mm= =24.7Km/h所以當污水箱滿載狀態是轉彎速度不能超過24.7Km/h，以防止車輛發生側翻。（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，此時不發生側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彎時，當側向分力（即）大于路面的側向

12、附著力時會發生側滑，所以不發生側滑的條件為：=G式中：-附著系數則=一般認為側翻比側滑更危險，為了避免側翻應從汽車結構上保證使側滑發生在側翻之前，先發生側滑的條件是： 得 (13) 式中: B汽車輪距為1.525mm滿載重心高度1.10m。被稱為汽車側向穩定性系數。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定性條件。=0.75因此，汽車改裝后的橫向穩定性符合要求。3.2總結由于車輛輪距B、轉彎半徑為定值，所以質心越高轉彎最大速度越小，通過計算作業完成后污水箱滿載狀態時質心的位置最高。所以此時行車轉向時嚴禁高速急轉彎；以避免事故的發生。4、結束語現代社會無時無刻都與車輛打交道，保證車輛行駛安全性，行駛穩定性是重要