液压模块式组合挂车转向系统结构设计分析及数字化平台开发

摘要

本文对国内外液压组合挂车的结构以及研究背景进行了分析，提出了课题的设计目标、意义以及研究内容，对液压模块组合挂车的技术特点以及转向系统设计要求进行了分析并确定了总体研究方案。
　　 根据现行的工程车辆典型转向模式转向理论要求，对典型转向形式的理论进行分析，推导了任意轴线任意纵列转向理论公式，提出了转向理论转角计算统一格式的问题。根据最优化理论，建立了液压组合挂车转向优化设计模型，并提出了对称性的利用问题。
　　 根据所提出的转向优化理论，建立了在力的作用下的参数化仿真模型。根据模型的运动关系对模型的连接情况进行了分析。结合ADAMS软件的特点，选取合适的加载方法，建立了转向系统的整体模型。仿真表明，模型与实际情况相符。对现有的国产的车型与相同类型的国外车型进行力学分析，发现国产车型力的传动比还有很大的提升空间。
　　 转向系统的优化设计，应该不仅满足转角运动协调性的运动学问题，还需要从动力学的方面进行研究，为企业的设计制造提供数据支持。因此，提出了考虑力的因素的液压组合挂车转向系统的优化设计，对典型6轴线车辆进行优化设计。结果显示，相对于初始结构，考虑力的约束的情况下目标函数下降了40.3％，不考虑力的约束的情况下目标函数下降了42.4％。转向转角最优与转向拉杆力最优并无直接联系，但是可以在牺牲部分转向协调性的情况下，获得合适转向力。
　　 对于拼车形式多样的液压组合挂车，优化后孔位不仅繁多，还会出现重叠和交叉的情况，这为转向节板的制造带来了不便，也不利于实际的拼车操作，因此，本文对6至12轴线的车辆前6轴线转向孔位进行可制造化研究，提出了转向孔位设计的合并法、分开法以及综合法等方法，为企业的转向孔位优化设计提供了很好的约束设计方法。然后采用ABAQUS软件对转向机构整体进行接触非线性有限元分析，选取合适工况进行准静态分析结构设计。
　　 最后，利用上述各项研究内容的研究成果，针对多种转向系统的布置情况，开发通用数字化转向优化设计平台。该平台可以对3至32轴线纵拼的八字转向液压挂车、前后轴转向的3至5轴线纵拼液压挂车以及某八字转向的平板车辆进行优化设计。该数字化平台具有良好的扩充性与通用性，已交付企业使用。