铰接式矿用胶轮车转向性能研究

发布时间：2017-09-08 18:09

  本文关键词：铰接式矿用胶轮车转向性能研究

  更多相关文章： 铰接式胶轮车 二自由度 转向越障 阻力矩 稳定性

【摘要】：防爆无轨胶轮车因其较强的机动性能大大提高了煤矿业的生产效率,促使国外铰接式胶轮车的设计研究得到快速发展。国内针对矿用铰接式胶轮车的研究起步较晚,目前设计理论尚不完善,仍处于仿造阶段。铰接车型号单一,无法满足多样的生产需求,也无法完全适用于多种路况。铰接转向机构作为胶轮车的重要组成部分,直接关系到车辆的机动性能。因此,本文针对其转向的相关技术进行研究。主要研究结果如下:以单自由度铰接式胶轮车为研究对象,通过对其在满载工作状态下的原地转向力学的分析,综合考虑轮胎—路面相互作用及车轮转角、轮胎滚动速度等因素对转向阻力矩的影响,利用虚位移原理推导了原地转向阻力矩随车轮转角的变化规律,结果表明当车轮转角达到最大45°时原地转向阻力矩也达到最大值24.68kN*m,且原地转向阻力矩随车轮转角呈非线性的增长趋势。建立了满载铰接式胶轮车多刚体转向虚拟样机模型。针对其转向时极端路况对其整车性能的影响,模拟三角形凸起、矩形坑、搓板路面等障碍路况,进行了仿真分析。结果表明车辆在矩形坑路面上转向时车体载荷分布最不均匀、稳定性最差,其后桥左右轮胎载荷出现最大差值0.54kN,前架质心转向横摆角速度达到58.71rad/s,右后轮出现最大侧倾角15.63°。提取过矩形坑时转向机构中连接前后车架铰接盘处的受力数据,进行了应力分析,结果显示前架与销轴接触处出现最大应力207MPa。得知此种情况下铰接盘处动应力值较大,产生应力集中现象,是铰接盘破裂损坏的主要原因。将铰接转向机构改进为二自由度,建立二自由度转向仿真模型,过矩形坑时前架质心横摆角速度值降为46.35rad/s,最大应力值降为157MPa。对比单自由度情况,可知同条件下改进后的转向机构动应力及稳定性在一定程度上优于单自由度情况,验证了二自由度转向机构的可靠性及优势。本文研究结果可为铰接式胶轮车转向机构的设计提供一定的理论依据。
【关键词】：铰接式胶轮车 二自由度 转向越障 阻力矩 稳定性
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD525
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1．绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 矿用铰接式胶轮车发展概况10-11
• 1.3 铰接转向机构研究现状11-14
• 1.3.1 铰接转向机构概述11-12
• 1.3.2 铰接转向机构国内外研究现状12-14
• 1.4 本文的主要研究工作14-15
• 2．矿用铰接胶轮车转向阻力矩分析15-27
• 2.1 胶轮车铰接转向机构运动学分析15-17
• 2.1.1 转向油缸活塞位移与转向角的关系16-17
• 2.1.2 转向力臂与转向角的对应关系17
• 2.2 铰接转向机构原地转向阻力矩分析17-23
• 2.2.1 铰接式胶轮车原地转向阻力矩问题17-18
• 2.2.2 原地转向阻力矩力学模型建立18-20
• 2.2.3 原地转向阻力矩与车轮转角关系研究20-23
• 2.3 原地转向阻力矩仿真实验23-25
• 2.4 本章小结25-27
• 3．单自由度铰接转向机构转向性能分析27-42
• 3.1 铰接式胶轮车虚拟样机模型的建立27-29
• 3.2 铰接式胶轮车多路况下转向动态性能分析29-36
• 3.2.1 矩形坑路面上转向动态性能29-33
• 3.2.2 三角凸起路面上转向动态性能33-34
• 3.2.3 搓板路面上转向动态性能34-36
• 3.3 铰接转向稳定性分析36-40
• 3.3.1 三种障碍路况对铰接转向稳定性的影响36-39
• 3.3.2 不同转向速度对铰接转向稳定性的影响39-40
• 3.3.3 不同车载质量对铰接转向稳定性的影响40
• 3.4 本章小结40-42
• 4．铰接式矿用胶轮车转向机构动应力分析42-54
• 4.1 多路况下的单自由度铰接转向机构动应力分析42-45
• 4.2 铰接车二自由度结构改进45-49
• 4.2.1 二自由度车体简介45-47
• 4.2.2 二自由度铰接式胶轮车虚拟样机模型的建立47-49
• 4.3 多路况下的二自由度铰接转向机构动应力分析49-52
• 4.4 本章小结52-54
• 5．二自由度铰接转向机构转向性能分析54-61
• 5.1 二自由度铰接式胶轮车多路况下转向动态特性54-55
• 5.2 二自由度铰接式胶轮车转向状态下越障稳定性分析55-58
• 5.3 转向速度及车载质量对二自由度铰接车转向稳定性的影响58-60
• 5.4 本章小结60-61
• 6．总结与展望61-63
• 6.1 工作总结61-62
• 6.2 工作展望62-63
• 附录63-66
• 参考文献66-72
• 攻读硕士期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73-74

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本文编号：815517