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双叉臂悬架对大型电动轮矿用车动态特性影响分析研究

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双叉臂悬架对大型电动轮矿用车动态特性影响分析研究

作者：高林内蒙古科技大学

学位级别：硕士

大型矿用自卸车作为一种矿石、土石方的运输工具,它的运行环境十分恶劣,且频繁受到道路不平引起的冲击作用。在这样的状况下行驶,对自卸车及其部件的使用安全性和可靠性有比较高的要求,其中悬架系统在保证自卸车性能中起到关键作用。目... 详细信息

大型矿用自卸车作为一种矿石、土石方的运输工具,它的运行环境十分恶劣,且频繁受到道路不平引起的冲击作用。在这样的状况下行驶,对自卸车及其部件的使用安全性和可靠性有比较高的要求,其中悬架系统在保证自卸车性能中起到关键作用。目前国内矿用自卸车大多采用烛式悬架,已无法满足当前客户的使用需求和技术发展。在此形势下某企业拟将自卸车悬架改为双叉臂式,悬架型式的改变是一个“牵一发而动全身”的过程,改型后的双叉臂悬架势必会对整车的操纵稳定性与平顺性造成影响,为此展开如下研究。首先,基于已知的前后悬架结构参数,设计计算了前后悬架的刚度与阻尼特性。利用Adams软件建立转向、车轮、动力、车身、前后悬架子系统,完成整车动力学模型的建立。其次,通过矿用车实际工况,将稳态回转试验、转向回正试验、蛇行仿真试验作为操纵稳定性评价方法,将随机路面与脉冲路面仿真作为平顺性评价方法,通过对这些试验的仿真结果进行处理和分析,对整车的操纵稳定性与平顺性进行评价。然后,通过Abaqus中的Isight插件对前悬架的硬点参数进行灵敏度分析,得到悬架硬点坐标对性能指标的灵敏度值,利用熵权法和层次分析法赋予悬架性能指标权重,结合TOPSIS灰色关联分析法计算出每个硬点参数对悬架性能指标的综合贡献度系数,将综合贡献度最高的几个硬点坐标作为优化变量。最后,由于双移线试验兼顾转向和直线行驶两种情况,所以通过双移线仿真分析结合NSGA-Ⅱ算法对上述优化变量进行优化,并对优化前后的操稳性与平顺性仿真试验进行结果对比。本文以某企业矿用自卸车为研究主体,前悬架采用双叉臂式,运用动力学软件Adams构建矿用自卸车整车动力学模型,进行了关于操纵稳定性和平顺性的五项仿真试验,把前悬架综合贡献度系数最大的几个硬点坐标作为优化变量,结合NSGA-Ⅱ算法对整车的平顺性与操纵稳定性进行了多目标优化,使矿车的操纵稳定性与平顺性取得了整体的提升,研究具有一定的理论意义和工程参考价值。

关键词：双叉臂悬架矿用自卸车动力学综合贡献系数多目标优化

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浅析双叉臂悬架四轮定位尺寸开发

上海汽车 2023年第5期 9-15页

作者：连翠翠张相琴罗钧鼎付红圣上海蔚来汽车有限公司上海201805

随着我国高速公路及智能汽车的迅猛发展,汽车行驶场景不再局限于早期的低速简单,而面临当前的高速复杂多变,以及未来自动驾驶下更高速更复杂的环境,同时早期汽车在这种新环境下也逐渐暴露出一些与四轮定位相关的行驶性问题,比如外倾角... 详细信息

随着我国高速公路及智能汽车的迅猛发展,汽车行驶场景不再局限于早期的低速简单,而面临当前的高速复杂多变,以及未来自动驾驶下更高速更复杂的环境,同时早期汽车在这种新环境下也逐渐暴露出一些与四轮定位相关的行驶性问题,比如外倾角不良导致车辆在高速紧急情况下操稳性差,影响行驶安全。而在这种更高品质的驾乘需求下,国内大部分整车企业的四轮定位性能尺寸开发却依然延续早期的开发方法,未能与时俱进,缺少全面且系统的分析。文章基于尺寸工程开发方法论,以当前中高端汽车常用的双叉臂悬架为例,介绍如何正向全面系统地开发外倾角、后倾角等四轮定位尺寸策略,包含悬架合拼定位策略的选取、车身底盘产品结构工艺设计、外倾角和后倾角参数3DCS仿真分析优化、工厂质量监控策略、售后质量管控及返修方式等。此研究为行业内底盘四轮定位尺寸策略的开发提供了一套完整准确的方法,同时可以指导车身底盘等产品结构和工艺的开发,此外也探讨了当前外倾角和后倾角质量管控过程中存在的潜在问题点。

关键词：尺寸工程尺寸策略外倾角主销后倾角双叉臂悬架

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基于ADAMS的双叉臂悬架系统动力学研究

科技创新导报 2011年第6期8卷 122-123,125页

作者：钟汉文卜继玲宋传江南车集团株洲时代新材料科技股份有限责任公司技术中心湖南株洲412007

为了深入研究双叉臂前悬架的系统动力学性能,应用多体动力学软件ADAMS/CAR构建了双叉臂悬架动力学模型,利用Insight模块进行部分关键硬点参数做了优化,研究悬架在同向平行轮跳仿真试验过程中悬架性能参数的随轮跳过程的变化,对比了优化... 详细信息

为了深入研究双叉臂前悬架的系统动力学性能,应用多体动力学软件ADAMS/CAR构建了双叉臂悬架动力学模型,利用Insight模块进行部分关键硬点参数做了优化,研究悬架在同向平行轮跳仿真试验过程中悬架性能参数的随轮跳过程的变化,对比了优化前后悬架性能参数。结果表明,通过悬架硬点坐标参数的优化,悬架的整体性能得到明显的提高,从而为双叉臂悬架的设计和制造提供改进的理论基础。

关键词：仿真试验系统动力学硬点参数双叉臂悬架

电动轮矿用自卸车双叉臂前悬架几何参数优化及动力学仿真

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电动轮矿用自卸车双叉臂前悬架几何参数优化及动力学仿真

作者：关瑞内蒙古科技大学

学位级别：硕士

悬架作为车辆的重要部件之一,一般是由弹性元件、减振器等组成,悬架系统的几何参数尺寸影响着车辆行驶过程中的操纵稳定性以及轮胎的磨损程度。某大型电动轮矿用自卸车一直以来采用的是传统烛式悬架,现如今需要设计出一款新型双叉臂前... 详细信息

悬架作为车辆的重要部件之一,一般是由弹性元件、减振器等组成,悬架系统的几何参数尺寸影响着车辆行驶过程中的操纵稳定性以及轮胎的磨损程度。某大型电动轮矿用自卸车一直以来采用的是传统烛式悬架,现如今需要设计出一款新型双叉臂前悬架以满足实际需求。为探索其性能是否满足最佳使用要求,本论文以车轮横向侧滑量作为主要评价目标,对悬架的尺寸参数与性能参数开展研究,主要内容如下:首先,根据提供的数据,进行前悬架三维模型的搭建,为了方便完成后续仿真工作,对三维实体模型进行结构简化,得出了前悬架的多连杆式模型的结构简图。基于结构简图在ADAMS内搭建悬架模型并与实验台架完成组装。对装配好的悬架在ADAMS内进行平行轮跳的运动学仿真模拟以及结果分析,得到了车轮侧滑量以及前束角、外倾角、主销后倾角、主销内倾角随着轮跳的变化曲线。接着将模型与Isight进行集成,进行悬架的灵敏度分析,获取了对于车轮侧滑量与车轮定位参数影响大的悬架硬点坐标。然后,根据这些影响较大的硬点坐标,进行近似模型的拟合,分别得到响应面拟合模型与正交多项式拟合模型,同时也验证了近似模型的准确性。基于两种近似模型分别进行多目标优化,以车轮侧滑移量最小同时确保定位参数不发生大的变化为目标进行优化,得到了两组优化后的悬架硬点坐标。在保证侧滑移量最小前提下,分别分析了两组优化后悬架的车轮定位参数变化是否符合要求。对比了两种优化结果的车轮定位参数变化情况后,最终确定了优化后的悬架硬点坐标,使得悬架的运动学性能得到了提升。最后,基于运动学优化后的模型,进行悬架的动力学仿真。根据仿真结果完成灵敏度分析,进行响应面近似模型搭建。基于近似模型,以悬架的衬套线刚度作为输入,车轮侧滑移量作为输出优化目标,对悬架的上下横臂的衬套线刚度进行优化。针对优化结果再次进行仿真分析,对比优化前后的车轮侧滑移量有所减小。本文基于厂家提供的悬架安装的空间尺寸数据,完成了悬架的三维模型搭建。结合需求针对模型进行简化,得出悬架的机构简图,并完成了悬架动力学模型的搭建以及运动学与动力学行为仿真,寻找出可优化的悬架指标。根据主要优化目标完成了悬架的硬点坐标优化与衬套线刚度优化,为此后的悬架设计提供理论数据支撑。

关键词：双叉臂悬架 ADAMS 仿真分析多目标优化

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

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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：赵博凡内蒙古科技大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：矿用自卸车烛式悬架双叉臂悬架运动学特性联合仿真

大型电动轮矿用车双叉臂前悬架K&C特性及动力学行为研究

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大型电动轮矿用车双叉臂前悬架K&C特性及动力学行为研究

作者：苗锦内蒙古科技大学

学位级别：硕士

双叉臂悬架凭借良好的性能表现和市场需求已应用于大型矿用车,由于矿山环境复杂,运行路况较差,车辆负载较重,实况中会出现前轮磨损严重和爆胎问题。而悬架的K&C特性影响车辆操纵稳定性和轮胎侧偏等特性,与上述问题直接相关。为进一步改... 详细信息

双叉臂悬架凭借良好的性能表现和市场需求已应用于大型矿用车,由于矿山环境复杂,运行路况较差,车辆负载较重,实况中会出现前轮磨损严重和爆胎问题。而悬架的K&C特性影响车辆操纵稳定性和轮胎侧偏等特性,与上述问题直接相关。为进一步改善和得到大型矿用车双叉臂悬架运动和动力特性,若通过生产实车并搭建物理试验台来开展K&C分析试验耗资较大,本文以此为出发点,同时针对前悬架承受随机变载荷作用的特征,进行前悬架系统K&C特性和动力学行为仿真分析,并将动力学仿真结果与现场试验数据进行了对比分析,主要研究内容如下:(1)根据已知的前悬架结构参数,应用ADAMS/Car搭建前悬架系统仿真试验台进行K&C特性分析,计算影响悬架性能的主要异常定位参数及其所占权重比,为提升悬架操纵稳定性进行参数研究。(2)选择影响悬架K&C特性的主要异常参数并通过ADAMS/Insight对悬架关键硬点进行灵敏度分析,设置权重比和多目标优化设计。结果表明,前悬架操纵稳定性得到改善同时降低了轮胎过度磨损问题。(3)应用ADAMS对结构优化后的前悬架系统进行动力学仿真分析;并根据矿用车前悬架在脉冲路谱输入和随机路谱输入下的动力学响应结果对矿用车的行驶平顺性表现做出评价。结果表明,优化后的矿用车前悬架在瞬态冲击载荷和随机路谱下的平顺性表现均满足国家相关标准。(4)利用MATLAB对结构优化前的双叉臂前悬架系统进行幅频特性研究,并与通过现场性能测试得到的结构优化后前悬架系统的动态响应结果进行对比分析,为矿用车双叉臂前悬架的开发设计提供数据支持。本文以工程实际问题为出发点,运用ADAMS软件对矿用车双叉臂式前悬架K&C特性进行了六项仿真分析试验,通过对影响悬架性能的关键定位参数实现多目标优化,有效改善了双叉臂前悬架系统在复杂路况下的运动学特性;将优化后的前悬架模型按照国家相关标准进行动力学行为研究,完成了该矿用车前悬架系统的行驶平顺性仿真测试,最后将现场实测数据与仿真结果对比,进一步验证了结构优化的准确性及合理性;研究成果有助于改善大型电动轮矿用车前悬架的操纵稳定性和行驶平顺性,对电动轮矿用车的开发设计具有一定的工程参考价值。

关键词：大型电动轮矿用车双叉臂悬架 K&C特性动力学分析参数优化

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杆件布置对双叉臂前悬架性能影响的研究

广东工业大学学报 2014年第2期31卷 99-103页

作者：张宁熊锐吴坚傅亮奇钟凯弦广东工业大学机电工程学院广东广州510006 广汽集团汽车工程研究院广东广州510640

依据多体系统动力学原理,建立某SUV轿车双叉臂独立前悬架的动力学模型,分析该悬架车轮定位参数随车轮跳动的变化情况.从改善整车操纵稳定性方面,结合对标车悬架试验结果,对该悬架的硬点进行灵敏度分析与优化设计,提高悬架性能.总结了杆... 详细信息

依据多体系统动力学原理,建立某SUV轿车双叉臂独立前悬架的动力学模型,分析该悬架车轮定位参数随车轮跳动的变化情况.从改善整车操纵稳定性方面,结合对标车悬架试验结果,对该悬架的硬点进行灵敏度分析与优化设计,提高悬架性能.总结了杆件布置对双叉臂悬架性能影响的一般规律,为悬架设计提供参考依据.

关键词：双叉臂悬架多体动力学优化 SUV轿车

巴哈赛车双叉臂前悬架系统建模与优化设计研究

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巴哈赛车双叉臂前悬架系统建模与优化设计研究

作者：杨彩虹重庆交通大学

学位级别：硕士

“中国汽车工程学会巴哈大赛(Baja SAE China,简称巴哈)”从2015年开赛,到2020年已经成功举办了七场比赛。五年来,参赛车队数量逐年递增,每年报名车队都达到了上百支。本文以巴哈大赛赛车中的转向节变形、下摆臂裂纹为研究对象,对前悬... 详细信息

“中国汽车工程学会巴哈大赛(Baja SAE China,简称巴哈)”从2015年开赛,到2020年已经成功举办了七场比赛。五年来,参赛车队数量逐年递增,每年报名车队都达到了上百支。本文以巴哈大赛赛车中的转向节变形、下摆臂裂纹为研究对象,对前悬架进行仿真模型建立、关键零部件极限工况静应力分析及优化设计、前悬架运行学仿真分析、主要定位参数优化及对优化后前悬架的整车操纵稳定性仿真分析和评价。本文所做的主要研究工作包括以下三个方面:1.针对巴哈赛车试验中出现的前悬架转向节变形、下摆臂产生裂纹情况,进行了转向节、下摆臂极限工况静应力分析和模态分析;针对试验中出现的不足转向度过大、侧倾度过大问题进行了前悬架运动学仿真,对车轮定位参数及侧倾特性进行了具体分析。2.对样车前悬架转向节和下摆臂分别进行了结构及材料优化,并对优化后的转向节及下摆臂进行了极限工况静应力分析和模态分析,分析结果证明优化方法正确。利用ADAMS/Insight软件设置参数变量和优化目标,选择二次模型来拟合参数和优化目标之间的关系,判断参数变量对优化目标影响的灵敏度关系,在保证最小变化的前提下采用响应曲面法对巴哈赛车前悬架定位参数及侧倾特性进行了优化设计。优化后赛车前悬架的性能得到了整体提升,验证了前轮定位参数及侧倾特性优化的有效性。3.最后对优化后前悬架的整车仿真模型进行操纵稳定性分析,采用蛇行试验、角阶跃试验和稳态回转试验。试验结果表明优化后转向盘转角最大为23.15°,较优化前减小11.85°,优化后横摆角速度最大值为34.9°/s,较优化前提升了12.3%,试验评价分值分别提升了11.43分、22分及10.79分,本次优化较好的提升了赛车的瞬态响应能力和急速过弯能力。本文的研究成果为巴哈赛车前悬架的设计、制造和调试提供了指导作用,也为以后对双叉臂悬架的设计分析提供了参考依据。

关键词：巴哈大赛 ADAMS 双叉臂悬架仿真优化

基于ADAMS/Car的皮卡车悬架优化与操稳性仿真研究

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基于ADAMS/Car的皮卡车悬架优化与操稳性仿真研究

作者：许津青岛理工大学

学位级别：硕士

伴随着现代社会经济的不断进步,居民的生活水平随之提高,汽车作为交通工具已经平民化。随着汽车数量的激增以及驾驶员水平的限制,行车安全令人堪忧,如何提高行车安全成为各领域面临的严峻考验,汽车操稳性能的改善尤为重要。众所周知,悬... 详细信息

伴随着现代社会经济的不断进步,居民的生活水平随之提高,汽车作为交通工具已经平民化。随着汽车数量的激增以及驾驶员水平的限制,行车安全令人堪忧,如何提高行车安全成为各领域面临的严峻考验,汽车操稳性能的改善尤为重要。众所周知,悬架是连接车轮与车身的纽带,并对车轮相对于车架或车身发生位移特性起决定性作用,当车轮定位参数和车辆侧倾中心的位置发生变化时,严重影响汽车行驶的操纵稳定性。本文结合某国产皮卡车研发项目,按照悬架结构决定悬架运动特性,悬架运动特性影响整车操纵稳定性的研究思路,对双叉臂悬架展开研究。主要研究内容包括:首先,本文概括国内外对操纵稳定性的研究的发展历史和现状,从悬架运动特性角度研究前悬架车轮定位参数对整车操纵稳定性的影响;在此基础上,利用多体动力学软件ADAMS/Car建立前悬架的多刚体模型并进行平行轮跳仿真试验,结果显示该前悬架的车轮定位角参数变化量过大,对整车操纵稳定性存在影响。采用ADAMS/Insight对影响车轮定位角参数的悬架结构硬点进行优化;接着,将优化后的双叉臂悬架作为某皮卡车的前悬架子系统,与后悬架子系统、车身子系统等进行组装成整车模型;最后,按照GB/T6323-2014对整车模型进行操纵稳定性仿真试验并进行评价。从优化后的结果可以看出,本文所采取的优化方案是合理有效的,双叉臂悬架运动特性经优化后,性能明显提高,文中采用的优化方法可对悬架及整车操纵稳定性研究和设计课题起到推动作用。

关键词：双叉臂悬架建模优化操纵稳定性仿真试验