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矿用电动轮运输车转向性能分析与优化研究
| 论文题名： | 矿用电动轮运输车转向性能分析与优化研究 |
| 关键词： | 电动轮运输车;铰接机构;差速转向;油缸输出力矩;结构优化设计 |
| 摘要： | 井下运输车辆的研发一直是矿用机械领域的热点，随着人们对环保的持续关注，电力驱动的矿用车辆受到企业青睐。为适应矿区复杂的路面环境，减少对转弯通道的空间要求，铰接式结构在矿用车辆上使用越来越广泛。本文所研究的车辆为铰接式结构，采用电力驱动。作为整车重要的子系统之一，转向系统与行车安全性与稳定性密切关联。对转向系统的相关研究对提高车辆整体性能与零部件的使用寿命，保证安全生产具有重要的意义。 本文首先介绍了整车结构以及转向系统的工作原理。针对全液压转向系统两大关键部件优先阀和转向器的工作原理进行理论分析，对其静态数学模型进行推导，并建立了液压模型。 然后对铰接转向机构进行了运动分析，得到油缸行程差，力臂差及油缸输出力矩的数学表达式。选取油缸行程差与输出力矩构建目标函数，油缸与车架铰点坐标为自变量，利用MATLAB遗传算法和iSIGHT多目标优化工具分别对铰接转向结构进行了优化。优化完成后绘制目标函数曲线，结果表明优化后油缸输出力矩显著增大，油缸行程差有了明显降低。同时应用实验设计明确了不同自变量对目标函数的影响程度大小。 最后对实车结构合理简化后建立整车动力学模型。利用液压缸转向时，通过仿真数据的对比，证明了优化后各铰接点受力得到改善，液压缸压力降低，验证了优化工作的有效性。对利用电动轮差速转向研究时，得到差速转向驱动力矩与达到最小转弯半径所需时间的关系。对比电动轮差速转向与液压缸转向，各铰接点受力明显降低。 本文对电动轮差速转向进行了研究，明确了方案的可行性，得出了结论：在一定范围内，差速转向驱动力矩越大，达到最小转弯半径所需时间越小；且利用电动轮差速转向可有效降低铰点受力。应用了iSIGHT多目标优化工具，且通过实验设计明确了四个独立自变量对转向性能的影响程度。相关方法及结论对铰接车辆转向系统的设计及电动轮差速转向有一定的参考价值。 |
| 作者： | 李双龙 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 黄妙华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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