五轮搬运车单侧驱动行驶性能仿真研究

安晓蒙，樊广阔

（一汽解放汽车有限公司商用车开发院，吉林 长春 300130）

前言

五轮搬运车主要用于货物在狭窄空间的短途运输作业，采用刚性摆动悬架的五轮行驶系统如图1 所示，驱动轮与转向轮通过系统控制均可实现转动以保证搬运车实现全向行驶，在图示位置当驱动轮与转向轮转动90 度行驶时为搬运车纵向行驶，是单侧驱动。在国内对于搬运车行驶性能仿真相关文章很多，但对于全向行驶搬运车保持单侧驱动的行驶直线性仿真几乎没有，本文主要应用UG 与ADAMS 软件对五轮搬运车进行在满载与空载两种工况下的单侧驱动的纵向行驶直线性进行研究。

图1 整车仰视图

1 虚拟样机模型的建立

1.1 三维模型建立

使用UG7.0 按实际尺寸依次建立五轮搬运车各零部件三维模型，主要包括：车架、刚性摆动悬架、门架式吊装机构、驾驶室、驱动轮总成等部件，遵循先主后次的建模标准。对仿真过程不存在运动的零件进行布尔运算求和，减少在ADAMS/View 模块内的操作，建模的理念是采用布尔运算的原则，顺序应遵循由大到小、由外及内、由上至下、由实转虚[1]。以最简单的模型，达到最优的分析效果，如此既降低了建模复杂性，也提高了仿真运算效率，如图2 所示。

图2 五轮搬运车三维模型

1.2 模型接口导入

UG 创建的模型不能直接在ADAMS/View 软件环境下直接打开，必须进行格式转换，而以*.x_t 格式进行转换的效果最好，不会出现模型失真和参数失效的情况。[2-3]

1.3 边界条件设定

（1）为对搬运车的行驶性能进行仿真，需对所有轮胎与相对应的转动轴、万向轮与刚性摆动悬架之间添加旋转副，在驱动轮对应的旋转副上添加驱动Motion，Motion 采用阶跃函数空载时以10s 加速到6km/h，满载时以7s 加速到4km/h，其他零部件均添加固定副。

（2）路面谱文件和轮胎文件是对车辆做行驶性能仿真非常重要的一个步骤， 采用UA 轮胎模型将轮胎文件程序转换成ADAMS 能识别的tir 的轮胎文件，完成对轮胎的建模，如图3。利用路面谱生成器和EXCEL 生成路面谱文件，根据路面等级分类的八个等级，采用B 级路面。

图3 轮胎参数文件

2 行驶性能仿真分析

图4 万向轮横置虚拟样机图

五轮搬运车的初始状态均为万向轮垂于叉车行驶方向如图4 所示，空载时纵向行驶，叉车行驶轨迹如图5 所示，左右万向轮所受侧向力如图7 所示。满载时纵向行驶，叉车行驶轨迹如图6 所示，左右万向轮所受侧向力如图8 所示。

图5 空载万向轮横置叉车直线行驶轨迹图

图6 满载万向轮横置叉车直线行驶轨迹图

图7 空载时纵向行驶左右万向轮所受侧向力曲线

图8 满载时纵向行驶左右万向轮所受侧向力曲线

3 结论

（1）通过对五轮搬运车空载和满载两种工况的行驶性能仿真分析结果可得，五轮搬运车在单侧驱动、启动时万向轮垂直于行驶方向的工况下能够保持行驶直线性。（2）同时可知启动时万向轮所有侧向力在瞬时启动时受力较大，然后逐渐趋于平衡。