铰接式车辆转向稳定性特性分析

发布时间：2017-04-28 04:05

  本文关键词：铰接式车辆转向稳定性特性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铰接式工程车辆，包括装载机、铲运机、集材机等，具有转向半径小、转向机动性好等优点，主要应用于矿山开采、能源利用、工程建设等领域。由于铰接式车辆前后车体通过纵向销轴连接在一起，车体结构不规则，故其在转向过程中极易发生倾翻。典型的铰接轮式装载机的倾翻事故多发生在斜坡及更为恶劣的路面，以及高速运输急转弯的情况下。研究发现，稳定性好的铰接车辆，不仅能保证操作人员的人身安全，还能有效降低铰接车辆在地形复杂路面上的失稳，在不过分降低车速的前提下作业行驶，，从而提高生产效率。 本文主要针对铰接轮式装载机的转向稳定性进行了相关的理论分析及仿真试验。首先在国内外对铰接车辆稳定性研究现状的基础上，根据铰接车辆静态稳定性理论，对装载机斜坡上行驶及转向过程中的静态横向一级、二级稳定性进行了分析；然后对模型静态、动态坐标下的轮胎变形量、地面对轮胎的垂直作用力及重心位置进行了求解，此外根据机械系统动力学，建立了合适的装载机斜坡转向动力学模型，运用MATLAB对整车系统的动力学方程进行了求解；其次将Solidworks中建立的装载机模型，通过x_t格式导入ADAMS/View中，重新添加材料属性及约束，编写合适的轮胎及路面文件，最终完成了虚拟样机的建立；最后将动力学模型仿真结果和虚拟样机模型仿真结果进行了对比，验证了模型的正确性。通过装载机动力学仿真，分析了不同速度、转向角、斜坡角度对转向稳定性的影响；根据铰接式车辆侧倾稳定性评价指标，选取了横向加速度、侧倾角、重心位移、横向载荷转移率(LTR)等参数对装载机的动态稳定性进行分析与评价，为铰接工程车辆转向稳定性的分析提供了具有一定参考价值的数据和分析方法。
【关键词】：铰接式车辆 侧倾稳定性 斜坡转向 ADAMS 虚拟样机 动力学仿真
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U461.6;TH243
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 国外铰接车辆稳定性研究现状13
• 1.2.2 国内铰接车辆稳定性研究现状13-14
• 1.3 机械系统多体动力学研究现状及应用14-16
• 1.4 课题主要研究内容和方法16-17
• 1.5 本章小结17-19
• 第二章 铰接车辆静态稳定性分析及动态稳定性指标19-33
• 2.1 铰接车辆转向过程及转向运动学分析19-21
• 2.1.1 铰接车辆转向方式及转向机构19-20
• 2.1.2 铰接车辆转向过程运动学分析20-21
• 2.2 铰接车辆斜坡上的静态横向稳定性21-26
• 2.2.1 装载机静态稳定性评价指标21-23
• 2.2.2 装载机在斜坡上的横向稳定性分析23-26
• 2.3 装载机斜坡转向静态横向稳定性分析26-29
• 2.4 铰接车辆动态稳定性指标29-31
• 2.4.1 铰接车辆转向侧倾机理29-30
• 2.4.2 动态侧倾稳定性评价指标30-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第三章 铰接车辆转向特性及动力学模型的建立33-57
• 3.1 系统坐标变换基础33-35
• 3.2 转向过程中整车质心的确定35-37
• 3.3 轮胎变形对铰接车辆重心位置的影响37-43
• 3.3.1 对轮胎变形的简化37-39
• 3.3.2 静态失稳下的轮胎变形量及质心位置的计算39-41
• 3.3.3 动态失稳时车体质心位置计算41-43
• 3.4 铰接式装载机动力学模型的建立43-53
• 3.4.1 坐标系的定义与动力学模型的建立44-47
• 3.4.2 拉格朗日方程47
• 3.4.3 广义力47-52
• 3.4.4 轮胎模型52-53
• 3.5 运动微分方程的求解53-55
• 3.6 本章小结55-57
• 第四章 虚拟样机模型的建立及动力学仿真57-69
• 4.1 三维模型的建立57-61
• 4.1.1 Solidworks 软件的介绍57
• 4.1.2 装载机整车建模及装配57-61
• 4.2 动力学模型的建立61-68
• 4.2.1 ADAMS 软件的介绍61-62
• 4.2.2 装载机动力学建模62
• 4.2.3 设置仿真工作环境62-63
• 4.2.4 定义材料属性和约束63-65
• 4.2.5 轮胎模型65-66
• 4.2.6 地面模型的建立66-68
• 4.2.7 整车虚拟样机模型68
• 4.3 本章小结68-69
• 第五章 铰接工程车辆转向稳定性分析69-81
• 5.1 动力学模型的验证69-70
• 5.2 装载机稳定性仿真分析70-80
• 5.2.1 运动函数的添加70-71
• 5.2.2 速度对装载机转向稳定性的影响71-75
• 5.2.3 转向角对装载机转向稳定性的影响75-77
• 5.2.4 纵坡坡度对装载机转向稳定性的影响77-80
• 5.3 本章小结80-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 总结81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-87
• 附录87-91
• 致谢91-93
• 攻读学位期间发表的学术论文93-94

【参考文献】

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本文编号：332063