鉸接式自卸車橡膠懸架系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)分析、試驗(yàn)研究與優(yōu)化.pdf

1、論文以AD250鉸接式自卸車橡膠懸架系統(tǒng)為研究對象，在江蘇省自然科學(xué)基金預(yù)研項(xiàng)目“非公路車輛懸掛系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性建模分析與優(yōu)化研究”的支持下，運(yùn)用有限元和多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論對其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析、試驗(yàn)研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高車輛的行駛平順性。論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1．建立了AD250鉸接式自卸車前、后懸架主彈性元件——沙漏式橡膠彈簧和夾層橡膠彈簧的非線性有限元參數(shù)化模型，對其軸向的非線性剛度進(jìn)行了數(shù)值分析，得到的剛度曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)

2、果有很好的一致性。通過沙漏式橡膠彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)對彈簧軸向變形量的靈敏度分析，總結(jié)了不同載荷下結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對剛度影響的規(guī)律，確定了最敏感的設(shè)計(jì)變量。 2．基于SCHENCK整車道路模擬試驗(yàn)臺(tái)，設(shè)計(jì)和實(shí)施了AD250鉸接式自卸車整車臺(tái)架試驗(yàn)。采用路譜激勵(lì)模擬車輛實(shí)際行駛狀態(tài)，在不同路面、載荷與車速下，以加權(quán)加速度均方根值為指標(biāo)評(píng)價(jià)了AD250自卸車的平順性。對前后懸架橡膠彈簧上下測點(diǎn)的加速度響應(yīng)進(jìn)行頻譜與隔振性能分析，掌握了不同載荷工

3、況下前后橡膠懸架系統(tǒng)的非線性動(dòng)態(tài)特性。 3．在分析．AD250鉸接式自卸車橡膠懸架結(jié)構(gòu)拓?fù)錁?gòu)型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)理論，建立了橡膠懸架系統(tǒng)及整車的非線性多剛體虛擬樣機(jī)。在不同的等級(jí)路面、載荷和車速下，對模型進(jìn)行了多剛體動(dòng)力學(xué)仿真。通過與試驗(yàn)結(jié)果對比分析了多剛體模型的有效性，確定了懸架桿件的剛性化是一個(gè)主要的誤差源。 4．基于AD250鉸接式自卸車多剛體動(dòng)力學(xué)模型，應(yīng)用修正的Craig—Bampton模態(tài)綜合法，對車輛

4、行駛過程中相對變形較大的懸架桿件進(jìn)行模態(tài)分析，把生成的模態(tài)中性文件引入到多剛體模型中取代相應(yīng)的剛體，建立了相對多剛體模型更符合工程實(shí)際的整車剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)模型。通過對模型的數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)對比，得出了懸架系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性并驗(yàn)證了模型的正確性。 5．基于整車剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)模型，分析了懸架桿件的動(dòng)應(yīng)力，指出了各桿件的應(yīng)力最大部位和評(píng)價(jià)了動(dòng)強(qiáng)度。得到各懸架桿件某一瞬時(shí)的應(yīng)力云圖和各個(gè)節(jié)點(diǎn)在車輛運(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)應(yīng)力一時(shí)間歷程，為評(píng)

5、估懸架桿件的疲勞壽命提供了理論依據(jù)。 6．以改善汽車行駛平順性和兼顧汽車操縱穩(wěn)定性的原則，提出了一種考慮該車各種行駛工況和多個(gè)設(shè)計(jì)變量的懸架動(dòng)態(tài)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，和基于整車多體動(dòng)力學(xué)仿真的懸架優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。 7．基于整車剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)模型和序列二次規(guī)劃法，優(yōu)化了不同載荷下的懸架系統(tǒng)特性參數(shù)；對不同載荷下對應(yīng)的最優(yōu)懸架剛度進(jìn)行最小二乘擬合，得到了橡膠懸架剛度的最佳非線性特性曲線。以此曲線為優(yōu)化目標(biāo)，完成了新型懸架橡膠彈簧結(jié)