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基于刚柔耦合多体系统动力学的重型汽车平衡轴疲劳寿命研究
| 论文题名： | 基于刚柔耦合多体系统动力学的重型汽车平衡轴疲劳寿命研究 |
| 关键词： | 重型汽车;平衡轴;刚柔耦合动力学;路面不平度;随机载荷;疲劳寿命;汽车底盘 |
| 摘要： | 重型汽车平衡轴是汽车底盘关键技术的重中之重，用以传递来自路面施加车轮上的垂直反力、纵向力以及侧向力等，并缓冲作用于车架上的由于非理想路面产生的冲击载荷。可以说平衡轴的工作性能决定了整车各个部分的运动特性以及行驶的平顺性和安全性等方面。所以有必要以平衡轴为研究对象，深入研究整车刚柔耦合多体动力学、整车路面不平度输入激励和疲劳寿命预测等方面内容，从而形成可靠有效的汽车零部件疲劳寿命研究方法。 本文首先根据三轴式重型汽车平衡悬架的工作特点，建立整车九自由度悬架系统动力学模型，推导了整车系统动力学方程，并进行了整车状态方程的系统仿真。结合改进的最小二乘辨识算法，对整车待辨识参数进行了重新辨识。 其次，通过研究刚柔耦合体的力元描述，在广义坐标系下建立了刚柔耦合多体动力学方程，并通过Newton-Raphson迭代法对动力学方程进行离散数值求解。分别建立三轴式重卡前桥模型和中后桥模型，并通过悬架系统频率响应特性对模型进行验证。利用传递函数法推导了三轴式重卡整车六车轮的路面不平度输入的状态方程，在Matlab/Simulink中搭建整车六车轮路面不平度数学模型，并利用互相关系数对路面不平度互相关程度进行验证分析。 最后，在完成整车刚柔耦合多体建模研究内容和路面不平度仿真的基础上，通过基于模态应力恢复法求解得到平衡轴部件的随机载荷谱，并通过计数方法对随机载荷进行了计数统计处理。通过几种疲劳寿命预测方法的比较，选择名义应力法进行分析，并结合零部件S-N曲线以及Goodman法则进行平衡轴的疲劳寿命分析，结果说明预测疲劳强度能够有效满足实际使用要求。 |
| 作者： | 夏公川 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 黄康 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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