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基于两相流的矿用自卸车新型悬架系统设计
| 论文题名： | 基于两相流的矿用自卸车新型悬架系统设计 |
| 关键词： | 矿用自卸车;悬架结构;油气弹簧;悬挂设计 |
| 摘要： | 随着国民经济的发展，矿用自卸车越来越广泛地应用于大型露天矿山中，但矿用自卸车工作环境恶劣、载重量大，行驶平顺性和操纵稳定性差。悬架传递着车架与车轮之间的一切力和力矩，直接影响车辆的平顺性和操纵稳定性，因此对矿用自卸车悬架系统进行新结构设计，具有重要的经济效益和工程应用价值。悬架系统一般由导向机构、弹性元件和减振器组成，悬架系统的性能可以通过导向机构的运动学特性和弹性元件、减振器的动力学特性来评价。矿用自卸车行驶道路恶劣，产生车辆跑偏、轮胎异常磨损等运动学问题，因此需要对决定运动学性能的导向机构进行设计。矿用自卸车上广泛使用集弹性元件和减振器于一体的油气弹簧，但目前对油气弹簧内部气液接触的相互作用研究较少，难以准确描述油气弹簧的力学特性，本文利用气液两相流模型，对油气弹簧内部流场进行了数值计算，并从矿用自卸车平顺性出发，设计了油气弹簧的阀系结构。 本研究主要内容包括：⑴论述了悬架运动学特性，对原有导向机构进行分析研究，得出造成矿用自卸车跑偏、轮胎磨损以及 A型架开裂的原因，并设计得到了满足悬架运动学要求的双横臂式悬架，为后续油气弹簧结构设计提供了系统基础。⑵建立了考虑高压高阻的油气弹簧半经验公式。矿用自卸车载重大，油气弹簧中油气接触且压强可达几十兆帕，考虑气体溶解的同时，利用实际气体状态方程进行非线性弹性力半经验公式建模；油气弹簧流道复杂，建立了考虑起始段阻力和局部阻力的非线性阻尼力半经验公式；并通过试验验证了半经验公式的准确性，为后续油气弹簧力学特性的分析优化奠定了理论基础。⑶研究优化得出基于平顺性的油气弹簧非线性力学特性。根据矿用自卸车空满载载荷变化大的特点，以偏频一致为要求，设计出跟随载荷变化的非线性刚度特性；再以偏频值和压缩与拉伸阶段的阻尼力多项式系数为优化变量，对整车平顺性进行优化，得出基于整车平顺性的非线性力学特性，为油气弹簧内部结构设计提供依据。⑷为了使油气弹簧与矿用自卸车良好匹配，充分发挥非线性力学特性，需要对油气弹簧阀系结构进行设计。利用Fluent流场分析软件，通过两相流、动网格、UDF的运用对油气弹簧拉伸、压缩行程进行流场动力学数值计算，以基于平顺性的非线性力学特性为基准，对油气弹簧阀系结构进行设计。 |
| 作者： | 赵敬凯 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 谷正气 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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