大型电动轮矿用自卸车烛式与双叉臂前悬架运动学特性对比研究

作     者：赵博凡 

作者单位：内蒙古科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董志明;任学平

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：矿用自卸车 烛式悬架 双叉臂悬架 运动学特性 联合仿真 

摘      要：大型电动轮矿用自卸车运行环境复杂,受到的外界载荷冲击强,且在恶劣道路下行驶时,对矿用自卸车的悬架系统有较高的要求,其前悬架结构形式的选择对悬架运动学特性有直接的影响。目前,国内某企业的大型电动轮矿用自卸车前悬架结构采用的是烛式悬架,由于客户的需求及市场的发展,前悬架有由烛式改为双叉臂式的趋势,其改型的依据及其参数选择的合理性是需要考虑的。首先,在悬架三维模型的基础上获取悬架的硬点坐标、部件参数,了解拓扑结构关系,运用ADAMS/CAR软件建立烛式与双叉臂前悬架的多刚体动力学模型。基于两种前悬架试验模型,分别进行双轮平行轮跳试验,轮跳行程为-100～+100mm,经后处理获得悬架的特性曲线,参照设计标准判断出悬架结构系统的定位参数的合理性。然后,基于参数试验法,运用ADMAS/INSIGHT实验设计模块,采用全因子设计法,对关键硬点方向坐标进行悬架硬点的灵敏度分析,发现同一硬点坐标会对两个或两个以上的响应量产生重要影响,因此,为了避免单目标优化带来的不利影响,在进行优化时采用多目标优化的方法。最后,根据灵敏度分析结果,在ADAMS/CAR、ISIGHT和MATLAB联合仿真环境下,建立两种前悬架的优化流程模型,利用遗传算法NSGA-II,对悬架运动学特性影响较大的硬点坐标及车轮定位参数进行多参数、多变量、多目标的优化设计,考虑多目标优化综合特性,以悬架定位参数变化范围最小化为目标进行优化。在优化处理后获得的Pareto点集中选取最优组参数,对悬架结构完成预期的优化设计。随后在ADAMS/CAR后处理模块中导出这两种前悬架优化后的前轮及主销的运动学特性,并进行对比分析,得出优化后悬架运动学特性得到明显改善。采用悬架运动学参数对硬点坐标的灵敏度分析和运用遗传算法进行运动学特性优化相结合的方法,对比分析了这两种前悬架运动学特性的相应参数,得出双叉臂式前悬架在直行稳定性、稳态转向特性、轮胎自动回正、转向轻便性等运动学特性优于烛式前悬架。为车辆正向开发过程中如何进行前悬架的选型提供了理论依据。