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原文传递矿用自卸车悬架系统设计与优化

论文题名：	矿用自卸车悬架系统设计与优化
关键词：	矿用自卸车;油气悬架;车轮定位参数;虚拟样机技术;多目标遗传算法
摘要：	车辆的悬架系统作为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，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。
作者：	陶建建
专业：	机械工程
导师：	李伟平
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