矿用防爆运输车辆悬架系统优化与仿真研究

摘要

煤矿井下路面不同于一般路面，工作环境复杂，对矿用防爆运输车辆例如矿用物料车和矿用载人车提出更高的要求。国家在煤矿安全方面有严格的法规，在矿用防爆运输车辆的设计过程中要严格遵守这些法规，在保证安全的情况下，尽可能设计出整车性能优越的防爆无轨胶轮车。本文所研究的矿用防爆运输载人车辆，具有整车尺寸相对较小、结构紧凑、承受载荷能力强、工作安全可靠等特点，在独立自主研发矿用防爆无轨胶轮车，实现煤矿运输降低成本和结束垄断方面有深刻意义。文章从悬架系统总体方案设计入手，利用ADAMS/Car建立悬架系统动力学模型，通过悬架系统仿真试验结果分析来评价悬架系统结构的优劣;同时分析影响悬架性能的影响因子，找到优化目标，对未能满足预期目标函数进行相应的优化，直到满足设计要求。主要研究内容有:
　　 (1)完成了该特种车悬架系统的总体设计。前、后悬架均采用双横臂螺旋弹簧独立悬架结构形式。前悬架采用螺旋弹簧侧置于下横臂上，避免了螺旋弹簧和传动轴的干涉。
　　 (2)通过动力学仿真试验，研究了在各种双轮平行跳动下前、后悬重要受力杆件的受力状态以及相应的悬架定位参数和性能参数的变化规律。
　　 (3)根据受力分析结果和变化规律，利用优化软件对需要改进的部分进行优化，得到最优结果，最后将其具体化到结构设计上。
　　 本文设计的悬架系统满足整车总体布置要求。由于煤矿井下的路面形同与越野路面，所以车轮跳动行程选择较大，在选择上下横臂材料和结构形式，采用矩形管结构，方便螺旋弹簧的布置，更换方便，便于系列化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 论文研究对象

1．4 研究目的、目标及内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究目标

1．4．3 研究内容

1．5 本章小结

第2章 独立悬架系统总体设计

2．1 悬架系统概述

2．2 悬架系统结构设计

2．2．1 车辆悬架的类型

2．2．2 独立悬架和非独立悬架结构比较

2．2．3 悬架系统方案

2．3 悬架设计相关参数确定

2．3．1 轴距和轮距的确定

2．3．2 悬架的弹性特性

2．3．3 静挠度设计

2．3．4 线刚度和侧偏角刚度设计

2．3．5 车轮定位参数的确定

2．4 导向机构的设计

2．4．1 矿用车悬架导向机构设计要求

2．4．2 导向机构的布置参数的设计

2．4．3 导向机构结构和空间设计

2．5 螺旋弹簧和减震器的设计

2．5．1 螺旋弹簧设计

2．5．2 减震器匹配

2．6 本章小结

第3章 多体系统动力学分析及相关软件介绍

3．1．多体系统动力学概述

3．1．1 多体系统动力学建模的方法

3．1．2 多体系统动力学方程形式

3．2 软件MD ADAMS介绍

3．2．1 关于ADAMS相关介绍

3．2．2 ADAMS软件动力学仿真分析原理

3．2．2 ADAMS／Car建模和分析基本原理

3．2．3 ADAMS／Insight优化仿真结果原理

3．3 仿真与优化相关联软件介绍

3．3．1 CATIA介绍

3．3．2 MATLAB介绍

第4章 双横臂悬架前后悬架仿真分析

4．1 前后悬架CATIA数据模型的建立

4．2 前后悬架运动学分析

4．2．1 悬架运动学空间点求解

4．2．2 悬架运动学性能参数计算

4．3 悬架动力学建模与仿真

4．3．1 悬架建模参数的确定

4．3．2 前悬架模型的建立

4．3．3 悬架仿真分析

4．4 本章小结

第5章 前悬架系统多目标优化研究

5．1 优化目标和参数变量的设计

5．2 目标函数的确立

5．3 优化分析

5．4 优化结果比较

5．5 本章小结

第6章 全文总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献