课题来源于公路养护装备国家工程实验室开放基金“复杂路况激励下轮式装载机倾翻失稳研究”(310825161104)。轮式装载机具有作业速度快,效率高,机动性好,操作轻便等优点,在工程建设中常被广泛应用于矿山开采、道路施工、房屋建设等路面工况复杂的恶劣环境。由于轮式装载机作业工况呈现复杂性和多变性,致使车辆行驶过程中会发生失稳倾翻现象,进而造成重大的生命和财产损失。本文以轮式装载机系统为研究对象,针对失稳倾翻及控制困难问题,综合考虑动臂结构、悬架系统、前后车身铰接等因素,建立十六自由度侧倾动力学模型,提出考虑动态横向转移载荷的侧倾稳定性表征方程,分析不同参数和不同典型试验工况对轮式装载机侧倾稳定性的影响规律,改进控制策略对轮式装载机侧倾稳定性进行优化,提高车辆行驶安全性。论文主要研究内容如下:(1)考虑工作装置、前后车身铰接和悬架系统,基于Newton—Euler法建立轮式装载机侧倾动力学模型;模型共计前后车身纵向振动、侧向振动、垂向振动、俯仰、侧倾、横摆和四个非簧载质量共十六个自由度;采用变步长法对模型进行求解,并与虚拟样机对比分析,验证本文模型的正确性,可作为轮式装载机侧倾稳定性分析的工具。(2)提出考虑动态横向转移载荷作用下的侧倾稳定性表征方程,并利用建立的动力学模型进行不同参数变化下的侧倾稳定行分析,主要参数包括行车速度、横向坡度角、质心高度、轮距、前后车身至铰接点的距离之和、动臂举升角和悬架系统。结果表明:行车速度、横向坡度角、质心高度和悬架系统对车辆侧倾稳定性的影响较大,研究结果为轮式装载机侧倾稳定性提供参数优化依据。(3)构建轮式装载机典型工况的仿真模型,完成重载和空载状况下的侧倾稳定性试验并对结果进行对比分析。结果表明:轮式装载机处于空载工况时,侧倾稳定性较差,车辆发生失稳倾翻的可能性较大;双移线试验下,轮式装载机侧倾角、侧向加速度和侧倾稳定性评价指标过大,引起失稳倾翻现象。(4)基于轮式装载机侧倾稳定性分析结果,采用直接横摆力偶矩控制策略对轮式装载机的侧倾稳定性进行优化控制。结果表明:直接横摆力偶矩控制方法能有效提升车辆行驶过程中的侧倾稳定性,为轮式装载机在复杂路况下进行转向行驶提供了有效的控制手段。