半挂汽车列车全浮式驾驶室悬置系统优化设计研究

摘要

本文首先论述了国内外关于商用车驾驶室平顺性的研究概况，分析了目前普遍的研究方法和研究现状，探讨了针对商用车驾驶室悬置系统研究和设计的不足，发现针对半挂汽车列车驾驶室平顺性的研究极其少见，于是提出了以刚柔多体动力学理论和随机振动理论相结合的方法，对半挂汽车列车驾驶室悬置系统的隔振性能进行优化设计研究。 随后对用以车辆平顺性研究的多刚体动力学和多柔体动力学理论进行了阐述，结合随机振动理论和车辆振动评价的相关标准建立了整车振动分析的评价标准模型，并对动力学仿真分析软件ADAMS进行了简单介绍。 在此基础上通过分析某半挂汽车列车整车结构特点和主体部件的振动特性，认为车架的柔性对整车的平顺性应具有较大的影响，于是提出了将车架进行柔性化处理的整车建模方法。结合整车悬置系统的结构特点和在ADAMS软件中建立柔性体的建模方法，建立了包含柔性车架在内的整车刚柔多体驾驶室悬置系统仿真模型。并为了驾驶室悬置系统优化设计的需要，保证相关参数值在一定范围内可变，通过建立参数变量的方法，得到了整车的参数化仿真模型。 在对柔性车架的动态特性分析的基础上，结合实车结构参数对整车多体系统模型进行了模态分析和响应分析。通过模态分析，得到了整车系统的模态频率和模态振型；通过力学响应分析，得到了整车系统响应的频响函数曲线和振动观测点的加速度PSD曲线。通过在ADAMS软件中实现网络滤波加权，可以得到观测点加权后的加速度均方根值，并结合车辆振动评价标准模型对整车平顺性进行了评价。将柔性车架的自由模态和刚柔多体整车系统及多刚体整车系统响应分析的结果进行对比分析可以发现，车架柔性对整车平顺性的影响是很显著的。 最后建立了针对驾驶室悬置系统与主悬架系统参数优化设计的数学模型，以驾驶室座椅处垂直方向的加速度均方根值最小为目标进行了优化设计。优化结果显示，对驾驶室悬置系统与主悬架系统参数的优化是成功的。 本文的研究不仅为企业进行驾驶室悬置系统的设计提供了参考和依据，而且为以后相关刚柔多体问题的车辆建模研究、结果分析评价和优化设计等方面提供了新的思路和可行的具体路线，为同类研究提供了良好的借鉴。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3研究的目的和意义

1.4研究内容

第2章驾驶室悬置系统平顺性研究的基本理论

2.1多体系统动力学

2.1.1多体系统动力学基本概况

2.1.2多刚体系统动力学方程

2.1.3多柔体系统动力学方程

2.2汽车平顺性研究

2.2.1汽车平顺性及其影响因素

2.2.2汽车平顺性评价标准

2.3动力学仿真软件ADAMS介绍

2.3.1 ADAMS软件概况

2.3.2 ADAMS中振动问题的基本求解方法

第3章驾驶室平顺性仿真模型建模方法分析

3.1驾驶室平顺性分析方法研究

3.1.1基于牵引车的驾驶室平顺性仿真分析

3.1.2基于整车的驾驶室平顺性仿真分析

3.2整车刚柔多体系统中柔性体建模分析

3.3整车刚柔多体系统动力学模型

3.4柔性多体系统建模方法研究

3.1.1离散化方法

3.1.1模态集成法

3.1.3集成有限元模型法

3.5 ADAMS中柔性体的一般建模方法

第4章整车刚柔多体系统参数化模型建模

4.1 ADAMS一般建模方法研究

4.2基于整车的全浮式驾驶室悬置系统参数化建模

4.2.1半挂汽车列车结构参数分析

4.2.2牵引车驾驶室悬置系统建模

4.2.3牵引车底盘悬架系统建模

4.2.4半挂车底盘悬架系统建模

4.2.5柔性车架的建模

4.2.6整车主体刚性部件的建模

4.2.7轮胎和振动台的建模

4.2.8牵引座和牵引销的建模

4.3整车刚柔多体参数化仿真模型确立

第5章刚柔多体整车模型平顺性仿真分析

5.1驾驶室悬置隔振系统模态分析

5.1.1柔性车架动态特性分析

5.1.2模型验证

5.1.3仿真分析所需系统性能参数的确定

5.1.4整车系统模态分析

5.2驾驶室悬置隔振系统响应分析

5.2.1输入输出通道的建立

5.2.2生成随机路面激励

5.2.3多体整车系统模型仿真分析

5.3悬置隔振系统仿真综合评价

5.4车架柔性对整车平顺性仿真的影响分析

第6章基于整车的刚柔多体全浮式驾驶室悬置系统参数优化设计

6.1驾驶室悬置系统优化设计模型

6.1.1优化设计的一般模型

6.1.2优化目标的选择

6.1.3优化设计变量的选择

6.1.4约束条件的确定

6.1.5优化设计数学模型的确定

6.2 ADAMS中驾驶室悬置系统优化设计的实现

6.2.1仿真剧本

6.2.2优化设计目标

6.2.3优化设计变量和约束条件的设定

6.2.4优化计算

6.3优化结果分析

6.3.1刚柔多体系统优化结果分析

6.3.2多刚体系统和刚柔多体系统比较分析

总结与展望

7.1全文总结

7.2研究展望

参考文献

研究生期间发表论文情况

致谢