矿用自卸汽车动力性、燃油经济性和平顺性虚拟试验技术研究
发布时间：2020-09-16 10:27
本文结合企业合作项目“矿用自卸汽车虚拟试验技术研究”和江苏省教育厅自然科学基金项目“矿用自卸汽车动力性和经济性的虚拟试验研究”(06KJD440026),论述了矿用自卸汽车虚拟试验的研究内容,构建了虚拟试验功能框架,建立了机械传动和液力机械传动矿用自卸汽车动力传动系各总成模型、工况循环模型、整车控制模型,并将各模型封装成整车模型。面向用户使用环境,采用转速和转矩为控制参数的两参数换挡规律,以前向仿真和后向仿真相接合的仿真方法,开发矿用自卸汽车性能仿真软件。该软件能虚拟试验指定工况循环的车辆跟随性能、车辆动力性和燃油经济性,仿真车辆驱动链之间的工作,可对各部件功率流进行分析。对液力机械传动和机械传动两种类型的矿用自卸汽车进行动力性和燃油经济性的虚拟试验,并与实车试验结果进行了对比,虚拟试验结果和实车测试结果吻合较好。以燃油经济性为优化目标,用遗传算法优化变速箱各挡传动比。考虑车架弹性,建立了整车刚-弹耦合动力学模型,利用该模型进行平顺性虚拟试验,并与实车试验结果进行了对比,提取了车架关键位置的动应力曲线,为研究车架的疲劳寿命提供了条件。基于计算机仿真技术的矿用自卸汽车动力性、燃油经济性和平顺性虚拟试验,缩短了新产品开发周期,降低了开发成本。本文的研究成果已在国内矿用自卸汽车生产的骨干企业中应用,为矿用自卸汽车的设计提供了依据。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH242
【部分图文】：
第 1 章 绪论1.1 课题研究背景及意义1.1.1 课题来源本课题来源于企业合作项目“矿用自卸汽车虚拟试验技术研究”和江苏省教育厅自然科学基金项目“矿用自卸汽车动力性和经济性的虚拟试验研究”(06KJD440026)。矿用自卸汽车也称重型自卸汽车，是指主要用于矿区、工地运输矿石、砂土等散装货物，并能自行卸货的汽车，这种车辆的最大总质量和最大轴荷特别大，超过了公路的承受能力，所以只能在矿区或工地的专用路段上行驶[1]。矿用自卸汽车包括刚性自卸汽车和铰接式自卸汽车两大类，如图 1-1 所示。刚性自卸汽车前车架不能相对车体独立转动。铰接式自卸汽车是指驾驶室与车体间具有铰接点和摆动环的自卸汽车，铰接点允许前车架相对后车架转角可达 45°，摆动环允许前车架相对于车体独立转动，从而实现转向功能。
图 2-1 矿用自卸汽车虚拟试验平台结构产品三维设计平台：该平台的主要功能是建立一个合理、可靠而且信息较为充分的模型数据库，这个模型数据库就是一个虚拟样机的完整模型，产品三维设计平台可依赖 UG 三维实体建模功能进行完善，具体要达到的功能要求为：①根据三维实体模型生成对应的各实体物理模型及其对应的简化模型，简化模型是根据力学模型要求进行简化的。模型按照该实体在实际使用过程中应有的性能进行规划，包括材料、质量、转动惯量、力学性能、刚度等，可以按照相似原理对具有类似性能特征的实体进行归类，整车模型中每个模型必须具有装配位置的坐标属性；②具有零部件的装配功能，即能够进行面向装配的设计(Design for Assembly, DFA)，并能够按照模型树进行部件组合，生成装配件实体模型，根据零部件的物理特性，计算出装配件的物理特性，比如质心的变化、转动惯量的变化等，同时生成装配件的简化模型；③按照常用的约束建立各组件的约束模型，且具有运动学分析功能；④具有参数化功能，一方面模型具有特征参数化功能，另一方面又具有结构参数化功能，可以自动生成零件，能根据优化结果对实体参数进行手动或自动的修改；⑤几何模型必须支持
架；参考实车试验标准，建立仿真试验工况库（路面谱模型）。平顺性虚拟试验模型建好后，可选定路面谱，虚拟试验整车平顺性能，输出标志整车动态性能的特征参数，实现完整的虚拟样机试验分析，如图2-2 b)所示。2.4 本章小节通过分析矿用自卸汽车虚拟试验的研究内容，构建矿用自卸汽车虚拟试验功能框架。框架由数据管理调度平台、有限元分析平台、动力性和燃油经济性仿真计算平台、优化设计平台、液压系统及发动机附件功率消耗计算平台、虚拟样机测试及虚拟试验平台、动力学计算平台、总体方案决策平台、产品三维设计平台等构成。各主要设计、计算和分析模块分布在网络环境下，数据资料可以通过共享或者上传/下载的方式得到。调度平台负责对得到的数据进行管理；对各性能分析模块负责组模、数据传输；对各模块进行调度和协调。各子平台在数据管理调度平台下，有约束地并行开展各项分工，完成虚拟试验功能。a） 动力性虚拟试验建模 b） 平顺性虚拟试验建模图 2-2 矿用自卸汽车虚拟试验建模框架
本文编号：2819745
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH242
【部分图文】：
第 1 章 绪论1.1 课题研究背景及意义1.1.1 课题来源本课题来源于企业合作项目“矿用自卸汽车虚拟试验技术研究”和江苏省教育厅自然科学基金项目“矿用自卸汽车动力性和经济性的虚拟试验研究”(06KJD440026)。矿用自卸汽车也称重型自卸汽车，是指主要用于矿区、工地运输矿石、砂土等散装货物，并能自行卸货的汽车，这种车辆的最大总质量和最大轴荷特别大，超过了公路的承受能力，所以只能在矿区或工地的专用路段上行驶[1]。矿用自卸汽车包括刚性自卸汽车和铰接式自卸汽车两大类，如图 1-1 所示。刚性自卸汽车前车架不能相对车体独立转动。铰接式自卸汽车是指驾驶室与车体间具有铰接点和摆动环的自卸汽车，铰接点允许前车架相对后车架转角可达 45°，摆动环允许前车架相对于车体独立转动，从而实现转向功能。
图 2-1 矿用自卸汽车虚拟试验平台结构产品三维设计平台：该平台的主要功能是建立一个合理、可靠而且信息较为充分的模型数据库，这个模型数据库就是一个虚拟样机的完整模型，产品三维设计平台可依赖 UG 三维实体建模功能进行完善，具体要达到的功能要求为：①根据三维实体模型生成对应的各实体物理模型及其对应的简化模型，简化模型是根据力学模型要求进行简化的。模型按照该实体在实际使用过程中应有的性能进行规划，包括材料、质量、转动惯量、力学性能、刚度等，可以按照相似原理对具有类似性能特征的实体进行归类，整车模型中每个模型必须具有装配位置的坐标属性；②具有零部件的装配功能，即能够进行面向装配的设计(Design for Assembly, DFA)，并能够按照模型树进行部件组合，生成装配件实体模型，根据零部件的物理特性，计算出装配件的物理特性，比如质心的变化、转动惯量的变化等，同时生成装配件的简化模型；③按照常用的约束建立各组件的约束模型，且具有运动学分析功能；④具有参数化功能，一方面模型具有特征参数化功能，另一方面又具有结构参数化功能，可以自动生成零件，能根据优化结果对实体参数进行手动或自动的修改；⑤几何模型必须支持
架；参考实车试验标准，建立仿真试验工况库（路面谱模型）。平顺性虚拟试验模型建好后，可选定路面谱，虚拟试验整车平顺性能，输出标志整车动态性能的特征参数，实现完整的虚拟样机试验分析，如图2-2 b)所示。2.4 本章小节通过分析矿用自卸汽车虚拟试验的研究内容，构建矿用自卸汽车虚拟试验功能框架。框架由数据管理调度平台、有限元分析平台、动力性和燃油经济性仿真计算平台、优化设计平台、液压系统及发动机附件功率消耗计算平台、虚拟样机测试及虚拟试验平台、动力学计算平台、总体方案决策平台、产品三维设计平台等构成。各主要设计、计算和分析模块分布在网络环境下，数据资料可以通过共享或者上传/下载的方式得到。调度平台负责对得到的数据进行管理；对各性能分析模块负责组模、数据传输；对各模块进行调度和协调。各子平台在数据管理调度平台下，有约束地并行开展各项分工，完成虚拟试验功能。a） 动力性虚拟试验建模 b） 平顺性虚拟试验建模图 2-2 矿用自卸汽车虚拟试验建模框架
【引证文献】
相关期刊论文 前2条
1 常绿;姜战平;;矿用自卸汽车动力性和燃油经济性虚拟试验技术研究[J];金属矿山;2008年08期
2 常绿;;矿用自卸汽车动力装置参数选定和优化方法研究[J];煤矿机械;2009年02期
相关硕士学位论文 前2条
1 刘记君;重型汽车传动系统参数匹配优化分析[D];重庆交通大学;2011年
2 武玉维;TY4250载货汽车动力传动系统参数优化匹配[D];太原理工大学;2010年
本文编号：2819745
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