矿用自卸车悬架系统设计与优化

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1、学校代号10532学号S12021031分类号U46密级公开硕士学位论文矿用自卸车悬架系统设计与优化学位申请人姓名陶建建培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称李伟平副教授学科专业机械工程研究方向汽车系统动力学论文提交日期2015年5月10日学校代号：10532学号：S12021031密级：公开湖南大学硕士学位论文矿用自卸车悬架系统设计与优化学位申请人姓名：陶建建导师姓名及职称：李伟平副教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2015年5月10日论文答辩日期：2015年5月26日答

2、辩委员会主席：曹立波教授硕士学位论文DesignandoptimizationofminingdumptrucksuspensionsystembyTaoJianjianB.E.(ChongqingUniversityofTechnology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalengineeringintheGraduateSchool

3、ofHunanUniversitySupervisorAssociateprofessorLiWeipingApril,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作曲。对本文的研究做出重要贡。献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。）作者签名；曰期：山化年＾月主曰学位论文版权使用授

4、权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部鬥或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密Ｃｆ。＂（请在Ｗ上相应方框内打叫）作者签名：日期：年（月ｒ日导师签日期；年占月Ｘ日矿用自卸车悬架系统设计与优化摘要车辆的悬架系统作为

5、汽车连接车架与车轮之间的重要部件，其主要作用是传递来自路面的激励而产生的力与力矩，缓和汽车行驶过程中由于路面的冲击引起的振动。悬架结构的设计形式对车轮的定位参数有直接的影响，而弹性和阻尼元件对于整车的舒适性和安全性能也直接相关。因此针对悬架系统的结构参数和弹性、阻尼元件进行优化设计的意义十分重大。本文首先介绍了油气弹簧的工作原理和结构形式，根据单气室油气弹簧的物理模型，通过小孔流量方程和气体状态方程来分析油气弹簧的工作原理，建立了油气弹簧的非线性刚度特性与非线性阻尼的参数化数学方程。然后在在AMESim和

6、Matlab/Simulink中对油气弹簧刚度和阻尼特性进行仿真，分析油气弹簧不同的结构参数对其输出刚度力和阻尼力的影响，为油气弹簧与整车性能的匹配提供理论基础。其次，针对矿用自卸车前双横臂油气悬架，基于虚拟样机技术对前悬架在ADAMS/Car中建立模型，并进行平行轮跳的运动学分析。通过在ADAMS/Insight中进行试验设计，以试验设计的结果为数据，以车轮的四个定位参数作为目标函数，建立三阶的响应面近似模型。把车轮外倾角、车轮前束角、主销内倾角和主销后倾角四个目标函数，通过加权的方法简化为两个目标函数

7、，应用非支配排序的NSGA-II多目标遗传算法优化目标，得到目标函数的Pareto前沿。优化结果表明车轮的定位参数的变化量有一定程度的降低，整车的操控性能有一定程度的提高。最后，在建立的油气弹簧参数化的数学模型的基础上，在Simulink中建立八自由度的整车物理模型，仿真分析车辆驾驶室座椅垂直加速度、车身俯仰和车身侧倾角。通过各个工况下仿真的数据与实际矿用自卸车各个工况下的数据对比，验证模型仿真的准确性。然后以车辆座椅垂直加速度、车身俯仰角和车身侧倾角为目标函数，以油气悬架结构参数为设计变量，以前后悬架的

8、动行程和轮胎的相对动载荷为约束条件，进行多目标的参数优化。优化结果表明，在保证约束条件的基础上，矿用自卸车的座椅垂直加速度降低16.8%，车身的侧倾角降低8.6%，车身的俯仰角降低了32%，极大的提高了矿用车的乘坐舒适性和驾驶的安全性能。关键词：油气悬架；非线性阻尼；轮胎定位参数；平顺性；多目标优化II硕士学位论文AbstractAsanimportantcomponentofvehiclestoconnecttheframe