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基于稳健性的半挂汽车列车平顺性优化设计技术研究
| 论文题名： | 基于稳健性的半挂汽车列车平顺性优化设计技术研究 |
| 关键词： | 半挂汽车列车;平顺性;稳健设计;容差模型 |
| 摘要： | 行驶平顺性作为半挂汽车列车一项重要性能，直接影响到驾驶员乘坐舒适性和驾驶疲劳强度，进而影响到驾驶安全性，对驾驶员生命和其他道路车辆的安全行驶具有重要影响。同时平顺性能也是影响整车燃油经济性和车辆零部件的寿命的重要因素。因此通过科学合理的优化手段提高半挂汽车列车的平顺性具有十分重要的意义。 传统的确定性优化方法对整车进行平顺性设计时，忽略了在生产制造、装配过程中导致设计变量的实际值与设计值存在差异，这种差异称为变差。设计变量的变差会传递给目标函数或约束函数，使得目标函数和约束函数无法保持稳健性，并最终影响优化结果。鉴于此，本文以半挂汽车列车为研究对象，考虑设计变量的变差对目标函数和约束函数的影响，采用基于容差模型的稳健性优化方法，对该车进行了平顺性优化设计，使得优化结果保持了稳健性和鲁棒性。具体研究内容如下: (1)建立了半挂汽车列车9自由度振动力学模型和路面激励模型，依据拉格朗日法推导出其数学微分方程。根据随机振动理论求解出半挂汽车列车在路面激励下的加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷响应。 (2)以IS02631作为整车平顺性评价标准，分析了悬架刚度、阻尼、鞍座位置参数、车速、路面等级对整车平顺性影响。选取牵引车前后轴悬架刚度和阻尼，鞍座位置参数为设计变量，通过二次回归正交组合设计，建立了平顺性目标函数和约束函数的回归方程，并且通过参数检验验证了回归方程的正确性，为稳健性优化奠定了基础。 (3)考虑到实际零部件制造和装配过程中的会导致实际值与设计值存在变差的情况。选择上述仿真分析中对平顺性影响较大的参数为设计变量，建立基于容差分析原理的稳健性优化数学模型，对半挂汽车列车平顺性进行了优化，且同时用确定性方法对整车平顺性进行优化。然后在设计变量值在发生变差的情况下，对比两种优化结果中目标函数的稳健性以及设计解可行稳健性，结果表明基于容差模型的优化要比确定性优化更能保持优化结果的稳健性和鲁棒性，更加符合工程实际的需求。 (4)针对稳健优化后的半挂汽车列车建立Simulink时域仿真模型，然后在不同车速和路面等级下对整车的驾驶员座椅处加速度，悬架动挠度，轮胎动载荷进行仿真。仿真结果表明优化后的整车平顺性能、动挠度、动载荷在不同的车速和路面等级下的表现均令人满意。 |
| 作者： | 陈新志 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 孙恒五 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 太原理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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