搅拌车后桥总成分析与优化及整车操纵稳定性分析

摘要

悬架作为汽车系统的重要组成部分，一直都是车辆开发的重要课题。平衡悬架是现代重载多轴汽车上采用最主要的悬架结构形式，之所以能被广泛应用，平衡悬架有其自身的优势，它能在允许的范围内尽可能的提高车辆的运输效率，同时保证汽车在行驶中良好的操纵稳定性和安全性。随着汽车工业的飞速发展，人们对重载汽车各方面性能的要求日益提高。因此，作为影响整车性能的关键系统，平衡悬架系统的研究引起了广泛关注。
　　 钢板弹簧是平衡悬架系统中最主要的弹性元件，其合理的结构和性能对平衡悬架乃至整车性能起至关重要的作用。钢板弹簧设计的合理性，对提高车辆的平顺性、舒适性及安全性等有重要意义。本文结合某重型机械有限公司的四桥搅拌车底盘开发项目对钢板弹簧平衡悬架进行了相关研究。
　　 论文阐述了平衡悬架的基本知识和钢板弹簧的分类及结构形式，研究了传统钢板弹簧的计算方法，系统地对钢板弹簧的几种计算模型进行分析比较，介绍了集中载荷法和共同曲率法的基本假设、计算方法及其计算公式。基于集中载荷法推导出钢板弹簧刚度和应力的理论计算公式，建立钢板弹簧的理论计算模型，并编程验证。同时建立了前后悬钢板弹簧的有限元计算模型，结合接触非线性有限元法，分析计算钢板弹簧的应力分布和刚度特性。
　　 本文研究了平衡悬架的结构特点，考虑多片簧复杂的受力和摩擦特性，在非线性有限元软件ABAQUS中建立平衡悬架的有限元计算模型，通过设置合理的加载工况，根据试验原理建立了平衡悬架的K&C特性计算模型，基于有限元法进行悬架刚度和K&C特性仿真计算，并提取仿真分析数据。在悬架仿真的基础上，从传动优化的角度进行平衡悬架运动学分析和推导，建立传动优化模型，并将遗传算法与悬架运动模型相结合完成了传动轴优化设计。基于多体动力学原理，推导并建立了有限元法的K&C特性数据处理计算模型。利用建立的计算模型和提取的仿真数据，编程进行了数据处理，得到平衡悬架的K&C特性曲线并进行曲线分析。在悬架模型的基础上，基于Trucksim建立整车仿真模型，建立虚拟试验场，依照国标进行操纵稳定性仿真分析，并对分析结果进行计分评价。分析结果可以为后续的悬架及整车开发提供理论参考和方向性指导。最后针对样车试验进行了质心位置测量方法研究和防侧翻支架设计，以提高试验的可行性和可靠性。