多自由度铰接利用液压油缸助力车辆的转向和俯仰功能,用于改善双车体车辆的行驶和通过性能,以适应野外复杂的工作环境。本文介绍了多自由度铰接的基本结构,以小型履带设备为例对车辆和铰接进行了受力分析,并根据履带车的转向原理建立了数学模型计算转向力矩。转向助力由左右两个油缸提供,绘制转向几何模型和建立数学模型计算油缸长度和行程。通过转向的受力计算和几何计算为结构选取适合的油缸,同时也为整个铰接结构设计提供了可靠的理论基础。

针对装载机在转向过程中因油缸铰点布置位置产生的压力冲击和压力波动问题,以最小行程差、最小力臂差及最小转向系统功率为目标函数,通过遗传算法进行优化,结合AMESim仿真及实验验证了优化结果的可行性.优化后行程差平均值减少了89.23%,力臂差平均值减少了88.40%,发动机怠速和全速时转向所消耗的平均功率分别减少了32.56%和24.03%.通过深入研究行程差和力臂差曲线,确立了力臂差是引起压力波动的主导因素,结合遗传算法对油缸铰点坐标进行二次优化.优化结果表明,行程差和力臂差的最大值较第一次优化分别减少了14.29%和19.44%,实车油缸铰点改造后进行满载全转速快转实验,其压力曲线未见明显压力异常.

该文针对矿井下特殊的工作环境,介绍了全液压转向的4种转向控制方式,分别说明了助力转向、全液压转向、流量放大器转向和多路阀控转向的工作原理、特点,结合生产厂家给出的转向元件的具体参数以及实际工况给出了选型设计计算,具体指出了各转向形式的适用范围,选型匹配时的注意事项,总结了全液压转向系统的设计方法,为矿用车辆转向系统的设计选型匹配提供一套行之有效的方法及经验。

由于铰接转向的性能对平地机作业过程中的安全性和效率具有重要意义，因而有必要对铰接转向液压系统进行分析。利用AMESim 软件建立了平地机铰接转向液压系统的数学模型并对其进行动态仿真，分析了铰接转向液压缸对铰接转向性能的影响。通过寻找铰接转向液压缸在转向过程中的运动规律，为平地机铰接转向系统的优化设计提供理论依据。