轮式装载机行驶稳定性分析方法
技术领域
本发明涉及一种车辆稳定性分析方法，尤其涉及一种轮式装载机行驶稳定性分析方法。
背景技术
轮式装载机结构组成共有前后车体和后桥三部分。两两之间连接方式不同是其最大的结构特征，前后车体铰接销轴式连接，而后车体与后桥之间则是摆动桥式连接。装载机行驶过程中通过液压传动的方式改变铰接角的大小从而可以实现整个转向过程。轮式装载机与公路车辆最大的不同就是缺少悬挂系统，前轮与前车体直接相连而后桥绕摆动桥成一定角度摆动，使得车轮完全与地面相接触产生较大的牵引力。但由于铰接转向的特点，装载机在转向时质心位置会发生横向偏移，严重时会产生倾翻失稳事故。同时，由于大多数装载机都是工作在极其恶劣的路况条件下，这就使得行驶失稳的概率就更大，因此，如何准确地对轮式装载机的行驶稳定性分析成为一个技术难点，现有技术对于轮式装载机稳定性分析存在精确性低，而且过程十分复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明提供的一种轮式装载机行驶稳定性分析方法，能够对轮式装载机进行多方面进行分析，从而能够对其稳定性进行准确分析，而且分析过程简单，能够有效提升处理效率，确保轮式装载机的行驶安全。
本发明提供的一种轮式装载机行驶稳定性分析方法，包括以下步骤：
S1.采集轮式装载机行驶过程参数；
S2.构建轮式装载机行驶动力学方程，并依据行驶动力学方程确定出轮式装载机的转向力矩和横向力矩；
S3.确定轮式装载机横向载荷转利率；
S4.将确定出的转向力矩、横向力矩以及横向载荷转利率的当前值分别于设定的阈值进行对比，任意当前值大于设定的阈值，则表明轮式装载机行驶稳定性差。
进一步，步骤S2中，轮式装载机的动力学方程为：
其中，m1为轮式装载机的前车体的质量，m2为轮式装载机的后车体的质量，δ为轮式装载机行驶的转向角，φ为轮式装载机的前进角，X1为轮式装载机前车体的质心到前车体与后车体之间的铰接点O之间的距离，X2为轮式装载机后车体的质心到前车体与后车体之间的铰接点O之间的距离，为轮式装载机行驶路面的坡度角，L1为前车体的长度，L2为后车体的长度，I1为前车体的转动惯量，I2为后车体的转动惯量，g为重力加速度，MO为转向力矩，MF为横向力矩；F为轮式装载机的横向力。
进一步，通过如下方法确定轮式装载机的横向载荷转利率LTR：
其中；Fli表示第i根车轴左轮胎上的垂直载荷，Fri表示第i根车轴右轮胎上的垂直载荷，n为车轴数，其中，n＝2。
进一步，通过如下方法确定第1根车轴的左轮胎的垂直载荷：
通过如下方法确定第2根车轴的左轮胎的垂直载荷：
通过如下方法确定第1根车轴的右轮胎的垂直载荷：
FBΔyB＝m1gcosθΔy1+m1gcosθΔy2-m1(a1+gsinθcos(φ+θ))H2ΔyD/B
通过如下方法确定第2根车轴的右轮胎的垂直载荷：
其中：FA表示第1根车轴的左轮胎的垂直载荷，FB表示第1根车轴的右轮胎的垂直载荷，FC表示第2根车轴的左轮胎的垂直载荷，FD表示第2根车轴的右轮胎的垂直载荷,ΔyA表示第1车轴的左轮胎的虚位移，Δy1表示前车体的虚位移，ΔyD第2根车轴的右轮胎的虚位移，Δy2表示后车体的虚位移，ΔyC表示第2根车轴的左轮胎的虚位移，ΔyB第1根车轴的右轮胎的虚位移，θ表示俯仰角，H2表示后车体离地高度，a1为前车体质心处的加速度，a2为后车体质心处加速度。
进一步，根据如下方法确定前车体质心处的加速度以及后车体质心处加速度：
其中，v表示车辆行驶速度。
进一步，通过如下方法确定参数Δy1：
Δy1＝Δθ1(L1-X1),其中，Δθ1表示前车体的俯仰角。
进一步，通过如下方法确定参数Δy2：
其中，Δθ2表示后车体的俯仰角。
进一步，通过如下方法确定前车体俯仰角Δθ1：
进一步，通过如下方法确定后车体俯仰角Δθ2：
本发明的有益效果：通过本发明，能够对轮式装载机进行多方面进行分析，从而能够对其稳定性进行准确分析，而且分析过程简单，能够有效提升处理效率，确保轮式装载机的行驶安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的轮式装载机的动力学模型图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：
本发明提供的一种轮式装载机行驶稳定性分析方法，包括以下步骤：
S1.采集轮式装载机行驶过程参数；
S2.构建轮式装载机行驶动力学方程，并依据行驶动力学方程确定出轮式装载机的转向力矩和横向力矩；
S3.确定轮式装载机横向载荷转利率；
S4.将确定出的转向力矩、横向力矩以及横向载荷转利率的当前值分别于设定的阈值进行对比，任意当前值大于设定的阈值，则表明轮式装载机行驶稳定性差，通过本发明，能够对轮式装载机进行多方面进行分析，从而能够对其稳定性进行准确分析，而且分析过程简单，能够有效提升处理效率，而且稳定性状态以及分析过程中参数应用到轮式装载机的设计、维护中，确保轮式装载机的行驶安全。
本实施例中，步骤S2中，轮式装载机的动力学方程为：
其中，m1为轮式装载机的前车体的质量，m2为轮式装载机的后车体的质量，δ为轮式装载机行驶的转向角，φ为轮式装载机的前进角，X1为轮式装载机前车体的质心到前车体与后车体之间的铰接点O之间的距离，X2为轮式装载机后车体的质心到前车体与后车体之间的铰接点O之间的距离，为轮式装载机行驶路面的坡度角，L1为前车体的长度，L2为后车体的长度，I1为前车体的转动惯量，I2为后车体的转动惯量，g为重力加速度，MO为转向力矩，MF为横向力矩；F为轮式装载机的横向力，如图2所示，该图中，点O为铰接点，点Of为前车体质心，点Or为后车体质心。
本实施例中，通过如下方法确定轮式装载机的横向载荷转利率LTR：
其中；Fli表示第i根车轴左轮胎上的垂直载荷，Fri表示第i根车轴右轮胎上的垂直载荷，n为车轴数，其中，n＝2。
具体地：通过如下方法确定第1根车轴的左轮胎的垂直载荷：
通过如下方法确定第2根车轴的左轮胎的垂直载荷：
通过如下方法确定第1根车轴的右轮胎的垂直载荷：
FBΔyB＝m1gcosθΔy1+m1gcosθΔy2-m1(a1+gsinθcos(φ+θ))H2ΔyD/B
通过如下方法确定第2根车轴的右轮胎的垂直载荷：
其中：FA表示第1根车轴的左轮胎的垂直载荷，FB表示第1根车轴的右轮胎的垂直载荷，FC表示第2根车轴的左轮胎的垂直载荷，FD表示第2根车轴的右轮胎的垂直载荷,ΔyA表示第1车轴的左轮胎的虚位移，Δy1表示前车体的虚位移，ΔyD第2根车轴的右轮胎的虚位移，Δy2表示后车体的虚位移，ΔyC表示第2根车轴的左轮胎的虚位移，ΔyB第1根车轴的右轮胎的虚位移，θ表示俯仰角，H2表示后车体离地高度，a1为前车体质心处的加速度，a2为后车体质心处加速度，B为同一车轴上左右轮之间的轮距。
根据如下方法确定前车体质心处的加速度以及后车体质心处加速度：
其中，v表示车辆行驶速度。
通过如下方法确定参数Δy1：
Δy1＝Δθ1(L1-X1),其中，Δθ1表示前车体的俯仰角。
通过如下方法确定参数Δy2：
其中，Δθ2表示后车体的俯仰角。
通过如下方法确定前车体俯仰角Δθ1：
通过如下方法确定后车体俯仰角Δθ2：
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
