矿用自卸车行驶稳定性分析与优化

论文摘要

随着我国国民经济的高速稳步发展，大型露天矿山的建设方兴未艾，作为主要运输工具的重型矿用自卸车的需求迅速增长。近年来，矿用自卸车不断向大装载质量和高可靠性的方向发展，其行驶稳定性的研究也越来越重要。由于客观原因的限制，国内生产厂家进行实车道路试验的条件难以实现，在矿用自卸车设计和开发过程中基于多体系统动力学理论广泛使用虚拟样机技术及虚拟试验技术，建立矿用自卸车整车系统的动力学仿真分析模型来研究其行驶稳定性，已经成为今后矿用自卸车运动特性研究的重要手段。本文首先研究了矿用自卸车的行驶稳定性理论，并对影响其行驶稳定性的主要因素作了分析，然后对其行驶稳定性进行了计算校核，建立了自卸车动力学仿真模型，仿真分析了其操纵稳定性和制动稳定性，最后以前轮定位参数为切入点对自卸车的行驶稳定性进行了优化。本文主要研究内容如下：1．研究车辆行驶稳定性计算理论，分析车辆动力学系统的数学建模方法，建立矿用自卸车线性二自由度系统运动模型，研究自卸车行驶过程中的横向和横摆运动特性。2．利用自卸车横摆运动力学模型推导出了矿用自卸车稳定行驶的条件，并分析了其稳态响应，表明整车具有一定的不足转向的特性。3．研究了矿用自卸车的侧倾特性及制动稳定性；探讨了影响矿用自卸车稳定行驶的主要因素。4．对自卸车行驶稳定性进行了计算校核；在ADAMS软件环境下建立了其整车系统动力学仿真分析模型，按照国标QC/T480-1999的要求，对整车进行了蛇行试验仿真分析、转向回正试验仿真分析和稳态回转试验仿真分析，结果表明该自卸车具有一定的不足转向特性，整体操纵稳定性基本符合要求；根据ISO3450-1996标准对自卸车在实际中遇到的四种典型制动工况进行了仿真分析，表明该自卸车制动稳定性较好。5．为提高矿用自卸车的行驶性能，本文以前轮定位参数为切入点，对矿用自卸车的行驶稳定性进行了优化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 车辆行驶稳定性的研究及发展
• 1.3 课题来源及研究的主要内容
• 第2章 矿用自卸车行驶稳定性理论研究
• 2.1 概述
• 2.2 车辆行驶稳定性计算理论
• 2.2.1 纵向稳定性的计算方法
• 2.2.2 横向稳定性的计算方法
• 2.2.3 纵横组合向稳定性的计算方法
• 2.3 矿用自卸车行驶稳定性数学模型
• 2.3.1 数学建模方法分析
• 2.3.2 矿用自卸车线性二自由度数学模型
• 2.4 运动稳定性条件推导
• 2.5 矿用自卸车稳定行驶的条件
• 2.6 矿用自卸车稳态响应分析
• 2.7 车辆侧倾稳定性理论
• 2.7.1 车身的侧倾
• 2.7.2 侧倾时载荷轴向转移及其对稳态响应的影响
• 2.8 矿用自卸车制动稳定性
• 2.9 本章小结
• 第3章 影响矿用自卸车行驶稳定性的主要因素分析
• 3.1 矿用自卸车行驶系统
• 3.1.1 车辆行驶系功用
• 3.1.2 矿用自卸车行驶系统 CAD 建模
• 3.2 车辆质心位置对行驶稳定性的影响
• 3.3 轮胎侧偏刚度对行驶稳定性的影响
• 3.4 载荷轴向转移对行驶稳定性的影响
• 3.5 前轮定位参数对行驶稳定性的影响
• 3.5.1 主销后倾角的影响
• 3.5.2 主销内倾角的影响
• 3.5.3 车轮外倾角与前轮前束的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 矿用自卸车行驶稳定性的计算与仿真分析
• 4.1 矿用自卸车行驶稳定性的计算校核
• 4.1.1 纵向稳定性的校核
• 4.1.2 横向稳定性的校核
• 4.1.3 纵横组合向稳定性的校核
• 4.2 ADAMS 软件的理论基础与求解方法
• 4.2.1 ADAMS 软件简介
• 4.2.2 广义坐标的选择
• 4.2.3 动力学方程的建立
• 4.2.4 动力学方程的求解
• 4.3 整车动力学模型的建立
• 4.3.1 整车特性参数的获取
• 4.3.2 各部件之间约束关系的施加
• 4.3.3 油气悬架建模
• 4.3.4 横向稳定杆建模
• 4.3.5 转向系统建模
• 4.3.6 轮胎建模
• 4.3.7 动力学分析路面的建立
• 4.3.8 整车动力学模型的建立
• 4.4 操纵稳定性仿真分析
• 4.4.1 操纵稳定性评价方法
• 4.4.2 蛇行试验仿真分析
• 4.4.3 转向回正试验仿真分析
• 4.4.4 稳态回转试验仿真分析
• 4.5 制动稳定性仿真分析
• 4.5.1 10%坡度满载下坡制动仿真分析
• 4.5.2 满载平路面直线行驶制动仿真分析
• 4.5.3 满载平路面转弯行驶制动仿真分析
• 4.5.4 17%坡度满载下坡制动仿真分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 矿用自卸车行驶稳定性优化
• 5.1 前悬架系统的建模及参数设置
• 5.1.1 前悬架系统的建模
• 5.1.2 参数设置
• 5.2 优化设计方案的实现
• 5.2.1 保持主销内倾角不变，修改后倾角
• 5.2.2 保持主销后倾角不变，修改内倾角
• 5.2.3 主销后倾角分别取 0.5 度和 1 度，修改内倾角
• 5.2.4 优化方案细化分析
• 5.2.5 确定最优参数
• 5.3 优化后整车操纵稳定性仿真
• 5.3.1 优化后蛇行试验仿真分析
• 5.3.2 优化后转向回正试验仿真分析
• 5.3.3 优化后稳态回转试验仿真分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A（攻读学位期间所发表的论文）