矿用自卸车经常行驶在泥泞、颠簸、崎岖的路面上，为保证行车安全，需对其转向轮设置一定的外倾角。当转向轮在外力作用下发生偏转、且在该外力消失后，设置外倾角的转向轮可自动恢复直线行驶位置。本文从计算机辅助分析（CAE）和实际测试2个方面进行对比研究，以选择矿用自卸车转向轮外倾角角度。

    1．转向轮外倾角的作用
    车辆转向轮外倾一定角度，其作用是提高车辆行驶的安全性和稳定性，减少轮胎磨损，使转向操纵轻便，并形成转向轮白动恢复直线行驶功能。转向轮主销和衬套之间存在一定间隙，即使空车时转向轮垂直地面，在车辆满载后该间隙也将发生变化，这样便可能引起转向轮向内倾斜。转向轮向内倾斜后，会使转向轮外轴承及锁紧螺母受力过大，影响其使用寿命，严重时会使转向轮脱出。
    为了避免上述问题，各种车辆的转向轮均设置了外倾角。若转向轮外倾角过小，具作用不明显；若转向轮外倾角过大，虽然对安全和操纵有利，但是会增加行驶阻力、加剧轮胎磨损和燃油消耗。因此，需要科学选择转向轮外倾角角度。
    2．对比研究
   （1）转向桥的CAE建模计算
    目前矿用自卸车转向轮外倾角主要有2种，即2°和10°为了验证额定载荷为19t的某型号矿用自卸车的转向轮更适合选择哪一种角度的外倾角，我们应用Hypermesh软件对其转向主销进行CAE建模分析。将转向桥两端主销施加约束固定，在其两端板簧座处各施加9.5t垂直载荷。当总载荷加载至19t时，转向桥中心最大变形量约为3.6mm。转向桥主销施加约束情况如图1所示。

    该型矿用自卸车转向轮外倾角为2°，通过二维模拟演示，当其转向桥变形为3.6mm时，外倾角减小了0.15°，即由于转向桥变形导致转向轮外倾角由2°减小到1.85°。转向桥变形情况如图2所示。

   （2）转向轮外倾角实测
    实测转向轮外倾角时，选用自重 19t的某型号矿用自卸车转向桥，在转向桥未组装到矿用自卸车上（状态1）、转向桥组装到矿用自卸车上且空载（状态2）、转向桥组装到矿用自卸车上且载重65t（状态3）等3种状态下，使用三坐标测量仪，采用测量前板簧面与轮边轮辆结合面之间的夹角（α）变化的方法进行测试。某型号矿用自卸车转向桥外倾角测量数据如附表所示，转向桥实测情况如图3所示。



    由转向桥外倾角测量数据可知，在将转向桥组装到矿用白卸车上且空载时，转向轮外倾角由2.047°减小到1.909°。也就是说，转向桥在施加约9.4t载荷时，由于转向桥变形和主销与衬套之间的间隙变化，使外倾角减小了约0.1°；当转向桥组装到矿用自卸车上且载重65t时，转向轮外倾角减小了约0.3°。
    3．结论
    通过计算机辅助分析（CAE）和实际测试，得知CAE理论计算结果与实测数值基本吻合，因此可以得出以下结论：矿用自卸车转向桥刚度大，满载时变形量较小，因此转向轮外倾角不宜过大，转向轮外倾角为1°比较合适。