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随着中国经济的发展和汽车技术的进步,具有中国特色的6×4宽体矿用自卸车这一市场细分车型不断推陈出新,该车型是在普通6×4自卸车的基础上将车桥及悬架等零部件加宽加强发展起来的,虽然凭借较大的承载能力和较高的经济性受到市场的推崇,但整车故障依然频发,整车性能依然不太理想。 本文根据宽体矿用自卸车现有的悬架特性,结合普通自卸车和经典4×2矿用自卸车的典型故障和现有宽体矿用自卸车的构造,推测宽体矿用自卸车故障既跟宽体矿用自卸车所行驶的路面状况有关又跟宽体矿用自卸车悬架系统本身的结构有关,面对复杂的路面状况,我们可以通过提高悬架的性能来提高整车的垂向动力学性能。 悬架的性能与整车的动力学性能息息相关。在广泛搜集资料基础上,首先介绍矿用自卸车及悬架系统发展现状及趋势,介绍了国内外对于悬架和车辆垂向动力学的研发情况;结合实际工作,介绍了宽体矿用自卸车的由来、构造以及悬架现在面临的承载力与平顺性要求的不可调和的矛盾;然后根据车辆的故障有针对性的分析钢板弹簧和油气弹簧等悬架弹性元件的性能及影响因素,并通过仿真曲线进行直观描述;根据宽体矿用自卸车所行使的工况特点建立钢板弹簧平衡悬架和互通式油气弹簧平衡悬架的物理模型及数学状态方程;最后以技术比较成熟、市场认可度较高的国内某款6×4宽体矿用自卸车的数据为基础,建立钢板弹簧悬架车辆和经过适当变型而成的油气弹簧悬架车辆的1/2车辆模型及状态方程,分别仿真其满载状态下以30km/h行驶在D级仿真路面状态下车身的加速度、悬架动行程及车轮动载荷等垂向动力学性能,通过对比突出钢板弹簧悬架和油气弹簧悬架在矿山工况下的优缺点: 1)钢板弹簧悬架布置简易,计算相对方便,国内也有成熟的理论体系作为支撑;而油气弹簧悬架车辆体积较小,可以减轻车辆整体重量,但须增加额外的导向装置,且影响油气弹簧性能的因素较多,匹配相对繁琐,若匹配不当则可能适得其反。 2)受制于矿山环境的因素和于空载状态和满载状态总质量差别较大的情况,钢板弹簧在承载力和平顺性方面的性能已发挥到极致,提升其中的一项性能必将严重损坏另一项性能;油气弹簧在单向阀和阻尼孔的作用下,能够极大的兼顾车辆的承载力和平顺性的需求,使整车性能保持在一个合理的控制范围内。随着人们对宽体矿用车承载需求的进一步增大和对车辆平顺性要求的进一步提高,油气悬架在宽体矿用车市场必将具有较大的前景。 3)互通式油气悬架可以发挥钢板弹簧式平衡悬架作用,使中、后桥承载量达到一个平衡状态,即使行驶在矿山环境也能够极大改善车辆的垂向动力学性能。 本文结合理论分析及Matlab/simulink软件仿真,以期直观表述钢板弹簧悬架与油气悬架的差异,为国内企业矿用自卸车的选型及升级提供一定的理论数据及技术支持,供矿用自卸车设计人员在悬架设计及整车性能研究方面进行参考。