全地形农用运输电动车的设计与仿真研究

摘要

本文以三轴转向电动车辆为主要研究对象，全新设计一款全地形农用运输电动车，主要研究内容如下:
　　1、分析国内外研究现状，利用三维软件Catia进行整车结构设计，对驱动电机、动力电池进行选型计算，并进行动力性、经济性进行验证，其最高车速、爬坡度、续驶里程符合设计要求。
　　2、针对全地形农用运输电动车车架轻量化问题，基于有限元软件ANSYS，利用beam188梁单元建立车架有限元分析模型。并对车架结构进行水平满载、极限悬空和正面碰撞等3种典型工况的仿真分析，在此基础上对车架进行结构优化。在满足车辆使用要求的情况下，车架质量降低40.3％。
　　3、以转向轮接地点侧向滑移量为优化目标，利用ADAMS/View模块建立电动车单轴1/2悬架导向杆系仿真模型，仿真获得了四轮定位参数随车轮跳动的变化曲线以及主销、上横臂、下横臂在优化过程中的变化曲线。并通过优化使转向轮接地点侧向滑移量较初始设计降低91.7％，从而减少了轮胎磨损。
　　4、利用ADAMS/View建立三轴转向系统参数化仿真模型，根据阿克曼定理，建立各轮胎的理论转角，并以其与实际车轮转角偏差的加权函数为优化目标，以转向梯形中各个杆件的空间尺寸、空间位置等参数为设计变量，对该转向梯形机构进行优化设计;另外，利用最小二乘法通过中、后轴内侧车轮实际与理论转角偏差的加权建立优化目标，以转向纵拉杆安装位置为设计变量，对该转向系统轴间转角差进行优化。
　　5、基于ADAMS/View模块建立整车虚拟样机仿真模型，针对稳态回转、蛇形试验、转向盘角阶跃等典型试验工况进行虚拟试验研究，证明该车具有较好的操纵性，但是转向灵敏度低。

目录

声明

摘要

主要符号表

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 多轴转向研究现状

1．2．2 汽车操纵稳定性研究现状

1．3 研究内容

第2章 三轴全地形电动运输车创新设计

2．1 设计任务

2．1．1 设计准则

2．1．2 设计要求

2．2 总体设计方案

2．3 系统选型设计及验证

2．3．1 驱动电机

2．3．2 动力电池

2．3．3 性能指标验算

2．4 本章小结

第3章 车架的受力和轻量化分析

3．1 有限元静力学分析基础理论

3．2 车架有限元分析模型的建立

3．2．1 边界条件的处理

3．2．2 模型简化

3．2．3 建立梁单元分析模型

3．3 车架的典型工况分析

3．3．1 水平满载工况

3．3．2 极限悬空工况

3．3．3 正面碰撞工况

3．4 理论和仿真结果对比验证

3．5 本章小结

第4章 整车系统ADAMS动力学仿真

4．1 ADAMS动力学理论

4．1．1 动力学方程建立方法

4．1．2 动力学方程求解方法

4．2 悬架导向机构运动学仿真优化

4．2．1 悬架导向机构建模

4．2．2 模型测试

4．2．3 模型优化

4．3 转向系统优化

4．3．1 全地形农用运输电动车转向原理

4．3．2 转向梯形机构优化仿真

4．3．3 各轴间转向机构优化

4．4 本章小结

第5章 整车操纵稳定性虚拟样机仿真试验

5．1 操纵稳定性基础理论

5．1．1 表征稳态响应的参数

5．1．2 表征瞬态响应的参数

5．2 仿真模型的建立

5．2．1 整车建模

5．2．2 轮胎模型

5．2．3 路面模型

5．2．4 整车装配

5．3 整车操纵稳定性虚拟样机仿真实验

5．3．1 仿真模型调试

5．3．2 稳态回转试验评价

5．3．3 蛇形试验评价

5．3．4 转向盘角阶跃输入评价

5．4 本章小结

第6章 总结和展望

6．1 全文结论

6．2 全文不足

6．3 工作展望

致谢

参考文献

附录

在学期间发表的学术论文