重型汽车双前桥转向系统的建模及优化(2)

橡胶轮胎由橡胶和骨架材料构成，装在汽芋车轮轮辋上，是汽车与地面之问的传力元件，起着承载、驱动、转向、制动等作用，其性能的优劣将直接影响到汽车的动力性、转向操纵性、制动性、行驶平顺性、越野性、乘坐舒适性

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武汉理工大学硕士学位论文

及安全性等。轮胎磨损主要是轮胎与地面间滑动产生的磨擦力造成的，汽车起步、转弯及制动等行驶条件的不断变化，转弯速度过快、起步过急、制动过猛，轮胎的磨损就快。另外，轮胎的磨损还与汽车的行驶速度有关，行驶速度愈快，轮胎磨损愈严重，路面的质量也直接影响到轮胎与地面的摩擦力，路面较差时，轮胎与地面滑动加剧，轮胎的磨损加快。以上情况产生的轮胎磨损，基本上是均匀的，属正常磨损。

轮胎的正常磨损就是指在正常情况下，轮胎花纹的磨损状况比较均匀，故使用寿命比较长。而轮胎的异常磨损则是在不正常的情况下，轮胎花纹的磨损量不一致，磨损状况变得不均匀，从而影响正常的使用寿命。

这也就是为什么要经常检查自己汽车轮胎的磨损状况的原因，因为如果发现轮胎的磨损出现异常，就肯定有问题存在，如果不能及时发现问题，不仅会大大缩短轮胎的使用寿命，而且会留下安全故障隐患。

轮胎的磨损是轮胎与地面间的磨擦力造成的。磨擦有静摩擦，活动摩擦，滚动摩擦。要产生摩擦是由力引起的。因此在不同的摩擦状态，不同的力的情况下其轮胎磨损程度各不相同。静摩擦状态下汽车的牵引力或制动力为零时，即汽车为静止状态，轮胎的磨损等于零。活动摩擦状态下因摩擦系数很大，且汽车的牵引力或制动力也很大，即汽车为猛启动，制动抱死，打滑等情况下轮胎的磨损就很大。滚动摩擦状态下因摩擦系数比活动摩擦状态下因摩擦系数小，在外力相等情况下。轮胎的磨损就小。

造成轮胎的异常磨损的原因有许多，如前轮定位不等、轮胎气压不符合要求、超载、载荷分布不均等等，但是，首要因素是要找到轮胎不同异常磨损的原因。

１）轮胎成多角形磨损

特别是台肩处磨损严重，其主要原因是：车轮、轮胎偏心或弯曲；轮毂、转向节偏心或弯曲；轴承或者转向销松匡，回转部分处于不平衡。

２）轮胎的半周产生早期磨损

其原因出以上所述之外，还应查看制动状况是否良好。

３）轮胎某一部位出现异常磨损

其原因很明显是由于紧急制动使车轮抱死，或者快速起步使车轮打滑引起的胎面局部磨损。这种磨损会加速缩短轮胎的使用寿命，应该尽量避免紧急制动与急速起动。

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４、轮胎凸缘处发生单侧边缘早期磨损

形成锯齿状单侧凸缘，其原因是：前部轮胎受制动力影响易发生此类磨损，后部轮胎受制动力驱动力交替作用影响，易产生较均匀的磨损。特别是制动器分离不彻底，易产生此类磨损。

５１轮胎两侧台肩处外侧发生异常磨损

原因是前轮外倾调整过大；前柬值过大；主销后倾角和内倾角过大。或者是充气量不足．或长期超负荷行驶。充气量小或负荷重时，轮胎与地面的接触面大，使轮胎的两边与地面接触参加工作而形成早期磨损。

６１轮胎两侧台肩处发生位置不同的异常磨损

其原因是车轮、轮胎偏心或弯曲；曲轴转向销松旷，前后桥不平衡。

７１轮胎台肩处槽早期磨损

中冠部磨损量较小，其原因是：超载；轮胎气压偏低。

８１轮胎中冠部磨损严重

台肩处磨损较轻，其原因是轮胎气压偏高。适当提高轮胎的充气量，可咀减少轮胎的滚动阻力，节约燃油。但充气量过大时，不但影响轮胎的减振性能，还会使轮胎与地面的接触面积减小，正常磨损只能由胎面中央部分承担，形成早期磨损。如果在窄轮辋上选用宽轮胎，也会造成中央部分早期磨损。

本课题所研究的车型从轮胎磨损的形状看主要表现在轮胎两侧台肩处外侧技生异常磨损，如图１－２所示。所以，经过分析决定从转向系统的参数及结构入一图Ｉ－２原车轮胎异常磨损手对转向系统进行最优化分析，从而减少异常磨损量。

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１．１．３技术难点

分析转向系统的设计现状发现，在现有的双前桥转向系统中最重要的是以下几个技术难点问题。

１）双前桥转向系统应该选择什么样的布置方案。

双前桥转向系统布置方案比较灵活，转向系统主要包括转向盘、转向轴及转向传动轴、转向机、转向拉杆、前桥总成、转向管路、转向泵、转向罐、车轮等组成。各个转向结构的布置关系比较灵活。

２）双前桥转向系统的运动部件如何选择，传递的速比如何确定，达到什么样的传递关系转向轻便性最好。

在双前桥转向系统中，转向机的传递速比的确定对整个转向系统的转向灵活性及转向安全性有很大的影像。另外，转向桥的长度的设计、转向轮定位参数的设计也会影响到转向系统的转向轻便性。

３）转向系统的传动杆系如何确定其技术参数，在什么样的状况下才能使杆系与悬架在运动中不发生干涉。

在双前桥转向系统中，考虑到与汽车悬架的运动协调，杆系及摇臂机构的布置形式有多种。在非独立悬架双前桥转向系统中，按摇臂机构的结构型式，可分为单摇臂机构及双摇臂机构两类。摇臂机构的型式的选择和摇臂及纵拉杆连接点的位置有关，而该连接点位置的确定主要考虑摇臂机构与悬架系统在运动关系上的协调一致性，尽量缩小转向拉杆与悬架导向机构的运动干涉。

４）转向轮的定位参数如何确定，才能使得转向系统操纵稳定性最好。

转向轮的定位参数直接影响到转向系统的轻便性，合理的车轮转向参数的设定，有利于减少汽车车轮的磨损。对于双前桥转向系统而言，其转向轮定位参数的确定较四轮转向要复杂的多。

１．２课题的目的和意义

进入２ｌ世纪，随着我国国民经济的不断发展，汽车市场中对商用汽车的需求不断增加，尤其是近年来，随着地区间的物流需求日益增大，商用车迎来了高速增长的良机。在这种环境下，商用车的地位就日见突出。２００７年，中国商用车市场整体火爆，据中国汽车工业协会统计显示，２００７年商用车产量增长

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２４％。而在商用车领域，重型载货汽车的增长速度尤其显著，２００７年增长幅度达到５８．６４％，创历史最高记录，重型卡车市场很大一部分是被物流运输业消化，重卡可节省大量人力和时间成本，不少运输企业已经开始为计重收费做准备，自重小、运速快的大功率多轴牵引车也成为发展方向。

随着国家治理汽车“双超＂的持续深入开展，以及车用油价的走高，市场及用户迫切需要一种在满足汽车法规的前提下，经济效益更好、安全性更高的汽车用于运输。基于这种市场需求信息，市场上出现了双前桥转向系统的载重汽车。在重型汽车领域双前桥转向系统是一种较新型的结构。这种转向系统的汽车载货量大，转向稳定，转向阻力较小，并且转向半径较小。另外具备承载能力强、经济效益好、安全性高等特性。中国重汽研制出的国内首辆双转向前桥６×２重型牵引车，在承载力与６Ｘ４车型基本相同的情况下，减少了一根驱动桥，多了一根转向桥，但转向桥的价格和重量远远低于驱动桥，使整车价格降了很多。目前我国已经相继有几家重卡汽车公司推出了一系列双前桥转向系统的车型。

但是，在双前转向桥的运用越来越多的时候，却也带来一些比较典型的故障，该故障主要表现在双前桥转向系统的转向桥尤其是转向中桥的异常磨损问题上。

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