摘要：在运输过程中，半挂车支承装置的作用，主要是帮助半挂车、牵引车接挂并脱挂，为二者的稳定性提供保证，被视为组成半挂车所不可或缺的重要部件。在道路运输得到快速发展的背景下，甩挂运输拥有十分明朗的前景，通过反复试验，对甩挂运输所适用支承装置进行设计很有必要，本文所探讨内容的现实意义，自然不言而喻。
关键词：半挂车支承装置试验方法；研究；试验设备；开发
引言
汽车轻量化对于降低油耗、减少排放起着至关重要的作用，目前已成为国内外汽车工业研究的热点。汽车轻量化对汽车节油、降低排放、改善性能、汽车产业健康发展都具有重要意义，是现代汽车工业技术发展的方向。随着中国经济高速发展，汽车工业也迈进新时代，商用车的需求量不断增大，其中半挂车的需要量在急剧增长。与传统单车运输相比，以半挂车为代表的“甩挂运输”可以节约运输时间、降低购车成本，最重要的是可以促进节能减排目标的快速实现。
1概述
我国道路货物运输模式正由单车运输向甩挂运输拓展。2010年，交通运输部、国家发改委等相关部委联合在全国启动甩挂运输试点工程。在牵引车与半挂车的“甩、挂”过程中，半挂车支承装置能否省力、快速、安全、可靠地发挥作用是甩挂运输的关键之一。传统运输常采用“一头、一挂”形式，半挂车支撑装置使用频次较低，且多采用机械传动形式，使用效率低、耐久性、可靠性和安全性不稳定，加之现有GB/T26777-2011标准仅规定了机械传动挂车支撑装置的形式、基本参数、技术要求、试验方法和部分检测规则等，这些技术要求和试验方法不能完全满足甩挂运输车辆对支撑装置抗冲击性及可靠性、使用寿命等试验要求。
2支承装置的试验方法
2.1动态试验
判断支承装置质量的依据，主要是动态耐久性。目前，由动态耐久性延伸出的试验方法，主要包括以下几种：第一种是负载运行。该试验所反应的是负载状态下，支承装置的磨合情况。在试验机上垂直安装并锁紧支承装置，利用试验机，控制装置多次完成伸出和缩回的动作，对其稳定性和运行状态进行检查。第二种是空载运行。该试验则被用来反应空载状态下，支承装置的磨合情况。试验方法与负载运行相似，在安装并锁紧装置后，使处于空载状态的装置，反复伸出、缩回内腿即可。
2.2静态试验
作为支承装置基本功能的静态作业，其作用主要体现在两个方面：其一，若半挂车、牵引车脱挂，静态作业可保证升降动作完成；其二，若半挂车、牵引车脱挂，静态作业可保证支承装置对半挂车的支撑作用，能够得到充分发挥。目前，基于静态作业所展开试验，包括：举升试验、静态试验和强度试验。举升试验所反应的是处于举升负荷最大值的装置，对电力、人力和液压系统力的需求。首先，在试验机上垂直安装并锁紧支承装置，其次，对举升负荷进行垂直加载，最后，利用液压式支腿对系统压力进行测量，保证其不超过设计值。静态试验所反应的是处于脱挂状态的支承装置，对半挂车加以支撑的持久程度。首先，在试验机上垂直安装支承装置，调大行程，对承载负荷进行加载，其次，经过4h的持续静压，对装置情况进行全面检查，例如，自锁情况、稳定程度，最后，对液压油的下沉量、泄露与否进行检查。强度试验又分为垂直、纵向及横向强度，三者均被用来反应接触地面后，支承装置的受力，试验结果则是判断装置能否继续工作的主要依据。
2.3效率试验
基于作业效率所展开的试验，主要被用来反应装置传动升降的速度。甩挂运输模式的特征，主要是半挂车、牵引车反复接挂并脱挂，要想使运输效率得到提高，关键是对作业效率进行提升。在试验过程中，工作人员应将重心放在待齿轮箱转动一周后，低速挡装置的伸出距离。具体方法如下：首先，在试验机上安装支承装置，保证其状态为完全缩回；其次，将速度调为低速，保证支腿伸出长度在40cm-48cm的范围内；再次，对低速挡支腿的伸长距离和齿轮转数进行记录；最后，计算齿轮箱转动一周后，装置的实际行程。
2.4冲击试验
该试验所模拟状态为半挂车、牵引车接挂，此时，由于意外脱挂，导致半挂车、牵引车相离，处于特定高度的支承装置，受半挂车重力影响而落下，给地面带来较大冲击。在理想的状态下，即使遭遇冲击，支承装置也不会出现弯曲、溃缩等情况，导致半挂车无法保持平衡。如果车辆所运输物质为有害有毒物质、易燃易爆物质，失去平衡而倾倒的半挂车，往往会带来不堪设想的严重后果。针对上述情况，工作人员设计了如下方案：选择光滑、平整的沥青路面作为试验路面，在钢结构的地基上铺设25mm-50mm厚的沥青，对装置安装状态进行模拟，调整内腿后，将挂车前端升起，再将挂车前端落下，给地面带来直接冲击。待试验反复多次后，对装置状态、稳定性和自锁情况进行检查即可。
3轻量化设计
产品优化设计已经渗入到工程设计的每个环节，在ANSYSWorkbench中，可以通过DesignExplorer来实现产品的优化设计。复杂装配体一般设计的设计变量多，因此选择合理DOE方法是很重要的。DOE的方法很多，传统的DOE采用中心复合法，这也是AWB(ANSYSWorkbench)的默认算法，但是当变量增多时，采样点非常多，对于复杂装配体的优化是不可取的。相对来说AWB提供的优化的空间填充方法给设计者更多的选择比较适合复杂装配体的优化。一般来说采用AWB提供的遗传算法可以很好的解决复杂装配体多目标优化问题。所以一般推荐在AWB中采用遗传算法对复杂装配件进行多目标优化。由于DesignExplorer的优化过程是基于响应面的方法，优化得到的结构响应信息存在一定的误差，因此，需要对优化后的结构进行仿真分析得到准确的响应信息。
3.1基于神经网络的响应面设计
为了选取典型样本，并且减少计算时间，采用DOE(实验设计)法，筛选出100个初始样本。确定合适的有限元分析样本后，在DX模块中选取基于神经网络的响应面法训练样本。
3.2优化算法的选取及优化结果
DX板块中提供以下优化算法：Screening(筛选法)，MOGA(多目标遗传算法)，NLPQL(非线性序列二次规划)。遗传算法是概率意义下的全局并行随机优化搜索方法，对设计变量为离散变量的优化问题方便快捷。采用MOGA优化算法，初始种子数：1000，最大迭代次数为20。提取优化结果并对优化后的变量值进行圆整，优化前后的数值。通过优化前后数值结果的对比，我们可以看出，在保证工作强度满足要求的前提下，内、外壳体的质量均有所减少。通过对比优化前后的内、外支撑壳体的应力云图，我们可以直观地看出优化后的支撑壳体的材料的性能得到了较好的发挥。
3.3测控软件
试验台软件采用VisualStudio2011.net编制。应用软件系统基于Windows7专业版操作系统平台。从功能上，既包含试验过程及步骤编辑、保存、数据采集和存储、数据实时跟踪和显示（曲线、瞬时值、平均值等可任选）、故障报警及系统日志记录、量程、采样频率等选择、系统标定等基本功能，又可由用户自行设定和增减程序组合。各采集卡未使用模拟量和数字量输入、输出通道全部对用户开放，留有足够扩展空间。试验过程以曲线等形式实时显示，数据、试验结果以二进制专用格式保存，可随时调出，提高系统实时响应性。同时软件提供功能模块可实现以二进制格式与MicrosoftExcel数据库格式转换，方便数据传输和试验结果导出，可将数据导出进行产品开发过程的瞬态数据分析，具有数据图、表回放和报警记录功能。
结语
从静力分析的结果来看，支承装置的强度冗余量比较大，材料的性能得不到充分的利用，存在材料浪费的情况。从整体应力图来看，外支撑壳与支撑脚连接的部位存在着强度不足，我们可以通过更改材料或结构的方法对其进行优化。本文中通过更改两零件的接触面积使其结构强度满足了工作需求。
参考文献
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