铰接式工程车辆广泛用于林业、农业及矿业等领域,如装载机、林业集材机等。这类车辆通常没有悬架,且长期行驶在粗糙不平的非铺装路面上,由路面激励传递到驾驶员的全身振动(whole-body vibration,WBV)较大,这将严重影响驾驶员的身心健康。此外,由于车辆质心高、轮胎弹性变形大,且载荷变化范围广等因素,将导致车辆容易发生侧翻。由于铰接车辆特殊的转向方式,使其方向稳定性较差,在较高速度行驶中容易出现“折头”或“蛇形摆动”等危险。本文通过建立三维铰接车辆模型,液压转向系统模型与悬架系统模型,对铰接车辆平顺性、侧倾及方向稳定性进行了研究。首先,建立了装备弹性扭转悬架的非公路车辆的数学模型,对车辆的平顺性进行分析,模型中忽略了铰接车辆的铰接体,将前、后车体看为一体。同时,建立了四轮越野路面输入模型,考虑了左、右轮路面输入的相关性。通过某后轴装有弹性扭转悬架的集材机实验验证了模型的准确性。以各方向的频率加权加速度均方根值和为目标函数,对仅有前悬架、仅有后悬架和具有前后悬架车辆模型的悬架参数进行了优化。利用优化后的悬架参数,以驾驶室座椅处各方向加速度功率谱密度、非加权和频率加权加速度均方根值为评价目标,分析了不同悬架选择方式下车辆的减振效果。结果表明,弹性扭转悬架可有效降低车身的振动,且具有前、后悬架的车辆模型平顺性最好,而座椅越靠近悬架轴时车辆的乘坐舒适性越高。分析了载荷变化对不同悬架选择方式下车辆振动响应的影响,结果表明弹性扭转悬架车辆受载荷变化的影响较小。利用所建立的车辆模型,对非公路车辆悬架的选择方式具有一定的指导意义。随后,基于某铰接式矿卡,在ADAMS/View中建立了铰接车辆多体动力学模型,且车辆前、后轴都集成了弹性扭转悬架。模型考虑了液压转向系统的运动学及动力学特性对车辆操纵稳定性的影响,并在Matlab/Simulink中建立了液压转向系统模型。通过ADAMS及Matlab的联合仿真,分析了车辆的侧倾及方向稳定性。根据车辆直线行驶时驾驶室地板处的振动响应,实验验证了ADAMS车辆模型的准确性。并根据车辆在稳态及动态转向下车辆的铰接角、活塞缸活塞位移及活塞两侧压力差的响应,实验验证了液压转向模型的准确性。依照铰接车辆侧倾及方向稳定性的评价指标,对比分析了无悬架和具有前、后扭转悬架车辆在空载和满载下的侧倾及方向稳定性。最后分析了悬架参数及液压系统参数对铰接车辆侧倾稳定性及方向稳定性的影响。研究表明,弹性扭转悬架横向及垂向刚度对车辆侧倾及方向稳定性的影响较小,而扭转刚度对车辆侧倾及方向稳定性影响较大。液压系统初始油压对车辆侧倾稳定性影响较大,而液压油弹性模量对车辆方向稳定性影响较大。