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文檔簡(jiǎn)介
1、車(chē)輛平順性是車(chē)輛的重要性能指標(biāo)之一,長(zhǎng)期以米國(guó)內(nèi)外學(xué)者在研究車(chē)輛平順性時(shí)大都采用地面是剛性的假設(shè)條件。但是,當(dāng)非公路車(chē)輛行駛在軟路面上時(shí),地面變形將會(huì)對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)特性產(chǎn)生較大影響,在這種情況下必須考慮地面力學(xué)特性與車(chē)輛的交互作用。本文以一款新型鉸接式自卸車(chē)為研究對(duì)象,在國(guó)家自然基金項(xiàng)目“基于變形地面的重型工程車(chē)輛懸架系統(tǒng)優(yōu)化機(jī)理研究”及江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“用于軟路面車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真的輪胎接地模型的研究”的支持下,綜合運(yùn)用車(chē)輛地面力學(xué)
2、理論、多體動(dòng)力學(xué)理論、有限元方法以及虛擬樣機(jī)技術(shù)建立輪胎—地面接觸模型、輪胎動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)模型和鉸接式自卸車(chē)虛擬樣機(jī)整車(chē)模型,在ADAMS/Simulink聯(lián)合仿真環(huán)境下,集成輪胎—地面—整車(chē)模型,建立車(chē)輛—地面耦合仿真系統(tǒng)。利用該仿真系統(tǒng)深入研究非公路地面特性與車(chē)輛參數(shù)對(duì)車(chē)輛平順性的影響,最后通過(guò)對(duì)懸架系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化,提高了鉸接式自卸車(chē)的行駛平順性。全文包括以下內(nèi)容:
1.利用有限元方法,建立二維土壤彈塑性模型、輪胎模型及輪
3、胎土壤—接觸模型,計(jì)算和分析各種工況下輪胎與土壤的接觸過(guò)程,得到輪胎與土壤接觸的初步規(guī)律,為整車(chē)與非公路地面相互作用及其平順性的研究打下基礎(chǔ)。
2.分析目前車(chē)輛地面力學(xué)研究中有關(guān)土壤建模的各種方法以及采用半經(jīng)驗(yàn)法建立的各種承壓和剪切模型及各自適用范圍,提出本文采用半經(jīng)驗(yàn)法建立土壤模型。利用輪胎強(qiáng)度脫圈試驗(yàn)機(jī)完成輪胎的徑向載荷-變形試驗(yàn),獲得輪胎徑向變形、接地印跡、接地壓力和徑向剛度與徑向載荷、充氣壓力之間的關(guān)系,為建立輪胎
4、—地面接觸模型提供必要的參數(shù)和依據(jù)。根據(jù)輪胎地面接地實(shí)際情況,作出合理假設(shè),建立基于不平非公路地面的剛性輪模型和Bekker彈性輪模型。通過(guò)該模型,可以獲得地面反力、土壤沉陷量和輪胎接地平均壓力。
3.以輪胎模態(tài)試驗(yàn)獲取的模態(tài)參數(shù)及參數(shù)化輪胎有限元模型為基礎(chǔ),通過(guò)優(yōu)化方法,使有限元模型的計(jì)算模態(tài)參數(shù)與試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)一致,獲得動(dòng)力學(xué)等效的輪胎模型,將該模型視作連接車(chē)輛與地面的子結(jié)構(gòu),基于修正的Craig-Bampton方法和輪
5、胎接地界面特性,得到輪胎子結(jié)構(gòu)的主模態(tài)集和約束模態(tài)集,建立適合在ADAMS環(huán)境中用于車(chē)輛平順性仿真的輪胎動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)模型。
4.在分析鉸接式自卸車(chē)拓?fù)錁?gòu)型的基礎(chǔ)上,對(duì)車(chē)輛行駛過(guò)程中相對(duì)變形較大的懸架桿件進(jìn)行柔性化建模,對(duì)實(shí)車(chē)的關(guān)鍵柔性連接件進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試試驗(yàn),獲得了柔性連接副的各種參數(shù),建立了符合工程實(shí)際的鉸接式自卸車(chē)虛擬樣機(jī)模型。通過(guò)SCHENCK整車(chē)道路模擬試驗(yàn)臺(tái)實(shí)施了鉸接式自卸車(chē)整車(chē)臺(tái)架振動(dòng)試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)多種工況下模型的
6、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)比,驗(yàn)證了模型的正確性。
5.利用ADAMS/Simulink聯(lián)合仿真技術(shù)將輪胎—地面接觸模型、輪胎動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)模型以及AD250整車(chē)虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行集成,并考慮地面不平度、左右路譜相關(guān)性以及多通過(guò)問(wèn)題,建立車(chē)輛—地面耦合系統(tǒng)仿真模型。利用該系統(tǒng)進(jìn)行了滿(mǎn)載下的多工況仿真,在符合懸架動(dòng)撓度和輪胎動(dòng)載荷要求的工況中,選出在特定土壤類(lèi)型上具有最佳牽引效率的車(chē)速和胎壓的組合作為合理工況,從而確定鉸接式自卸車(chē)懸架系統(tǒng)參
7、數(shù)優(yōu)化的目標(biāo)工況。
6.選取對(duì)車(chē)輛平順性影響大的前后懸架彈簧剛度、液壓阻尼器和后懸架彈簧阻尼作為設(shè)計(jì)變量,以駕駛室座椅下地板的垂向加速度均方根值為目標(biāo)函數(shù),以懸架動(dòng)撓度和輪胎動(dòng)載荷為約束條件,利用遺傳優(yōu)化算法獲得在每種土壤類(lèi)型下,對(duì)于GBD、GBE和GBF級(jí)地面具有最佳平順性的懸架參數(shù)最優(yōu)值,可用于指導(dǎo)AD250的現(xiàn)有懸架系統(tǒng)改進(jìn),或者是對(duì)AD250的半主動(dòng)、主動(dòng)懸架的研制提供參考。
7.總結(jié)全文工作,指出本
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