三轴拉臂式垃圾车钢板弹簧性能分析与操纵稳定性研究

发布时间：2017-08-09 05:23

  本文关键词：三轴拉臂式垃圾车钢板弹簧性能分析与操纵稳定性研究

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【摘要】：随着我国人口城市化进程不断发展,城市人口迅猛增加,导致城市生活垃圾越来越多。为能对各种大量的生活垃圾及时、快速、高效运输和处理,各种不同类型的环卫车辆应运而生。然而,现有企业在新产品研发过程中只注重对环卫车辆主要工作部件及箱体的设计研发,忽略底盘通过改装后对整车操纵稳定性研究,致使车辆在极限工况下存在安全隐患。在此背景下,结合某公司生产的三轴拉臂式垃圾车整车模型,在钢板弹簧刚度实验和非独立悬架系统性能分析研究的基础上,应用多体动力学仿真分析软件MSC.ADAMS对该垃圾车虚拟样机的操纵稳定性进行仿真试验,开展的工作主要有：(1)在东风DFL1250A8型汽车底盘的基础上,对三轴拉臂式垃圾车进行总体改装设计,进行活动箱体、拉臂机构以及副车架总布置设计,对改装后的车辆质心位置进行分析计算,利用ADAMS中的ADAMS/CAR模块构建前、后悬架系统、转向系统,车轮等子系统模型,并完成整车虚拟装配。(2)分析了车辆前、后钢板弹簧悬架总成刚度与车厢侧倾角刚度的关系,研究在一定工况下前、后车桥左、右车轮垂直载荷重新分配对汽车操纵稳定性的影响。(3)构建三轴钢板弹簧悬架模型并对其做刚度计算,重点研究载质量变化较大的后悬架钢板弹簧刚度,进行有限元分析,并通过实验验证其刚性,证明ADAMS中钢板弹簧模型的准确性。使得整车模型在ADAMS中分析操纵稳定性时,更加符合实际工况。(4)对整车虚拟样机进行转向盘角脉冲输入仿真试验、转向盘角阶跃输入仿真试验、转向盘回正性仿真试验、稳态转向特性仿真试验和蛇形仿真试验。并在此基础上,分析研究改变箱体质心相对位置对车辆操纵稳定性的影响。通过研究分析表明：三轴拉臂式垃圾车整车操纵稳定性良好,实验测得钢板弹簧刚度比理论计算的刚度高出7.7%。有限元计算结果与实测结果相当接近,23个测点中绝大多数测点的结果相差都在6%以内,只有3个测点的结果相差达10%或超出10%,证明了ADAMS中钢板弹簧模型构建是符合整车实际工况需求的。得出了箱体质心位置的前后变化对三轴拉臂式垃圾车的瞬态响应特性影响比较明显,基本不会影响其稳态特性。对加装工作装置的车辆不同工况下操纵性能分析与研究,寻求提高车辆操纵稳定性的方法与途径,从而获得良好的行驶安全性能、缩短研发周期、提高企业在市场中的竞争优势,为环卫车辆研发和车辆改装提供一定的研究基础。
【关键词】：悬架系统 操纵稳定性 钢板弹簧 多体动力学 仿真试验
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.334.1;U469.691
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题研究的背景9
• 1.2 国内外专用车辆发展现状9-10
• 1.3 国内外操纵稳定性研究现状10-11
• 1.3.1 操纵稳定性概述10
• 1.3.2 汽车操纵稳定性国外研究现状10-11
• 1.3.3 汽车操纵稳定性国内研究现状11
• 1.4 课题主要研究内容和意义11-12
• 1.5 本章小结12-13
• 第二章 三轴拉臂式垃圾车改装设计13-22
• 2.1 三轴拉臂式垃圾车主要性能参数的选择13-15
• 2.1.1 底盘介绍13-14
• 2.1.2 整车总体尺寸14
• 2.1.3 选定质量参数14-15
• 2.1.4 其他性能参数15
• 2.2 活动箱结构设计15-16
• 2.2.1 活动箱结构形式15
• 2.2.2 活动箱体尺寸参数的选定15-16
• 2.3 拉臂机构设计16-19
• 2.3.1 拉臂机构主要设计参数16-18
• 2.3.2 三轴拉臂式垃圾车工作过程18-19
• 2.4 副车架设计19-21
• 2.4.1 副车架主要尺寸设计19
• 2.4.2 副车架强度刚度校核19-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 三轴拉臂式垃圾车整车仿真模型构建22-32
• 3.1 ADAMS/CAR模块概述22
• 3.2 模型构建原则22-23
• 3.3 整车模型构建的方法23
• 3.4 虚拟样机模型的参数获取23-24
• 3.5 整车模型的建立24-30
• 3.5.1 构建转向系模型24-25
• 3.5.2 构建前、后钢板弹簧模型25
• 3.5.3 构建前、后车轮模型25-26
• 3.5.4 构建驾驶室系统26-27
• 3.5.5 构建动力传动系统模型27
• 3.5.6 构建制动系统模型27-28
• 3.5.7 构建前悬架系统模型28-29
• 3.5.8 构建后悬架及驱动系统模型29
• 3.5.9 构建车架与活动箱模型29-30
• 3.6 构建整车装配模型30-31
• 3.7 本章小结31-32
• 第四章 非独立悬架系统与操纵稳定性的理论关系32-50
• 4.1 非独立悬架概述32
• 4.2 悬架系统影响操纵稳定性的因素32-34
• 4.2.1 非独立悬架的侧倾角刚度计算32-33
• 4.2.2 车厢的侧倾角33-34
• 4.3 左、右车轮上的垂直载荷重新分配对稳态响应的影响34-36
• 4.4 纵截面为梯形的变截面板簧理论计算36-39
• 4.4.1 前悬少片变截面钢板弹簧理论计算39
• 4.4.2 后悬少片变截面钢板弹簧理论计算39
• 4.5 少片变截面钢板弹簧的有限元分析39-41
• 4.5.1 划分单元网格40
• 4.5.2 有限元分析计算钢板弹簧应力与变形40-41
• 4.6 钢板弹簧刚度实验41-46
• 4.6.1 试验设备及相关材料的性能测试42
• 4.6.2 实验原理和测试装置设计42-43
• 4.6.3 少片变截面钢板弹簧布片方法43
• 4.6.4 板簧预紧时应力测试43
• 4.6.5 钢板弹簧整体加载、卸载测试43-46
• 4.7 承载8t时板簧各测点实测应力与有限元分析的列表对照46-48
• 4.7.1 测点位置示意图46-47
• 4.7.2 测点布片示意图47
• 4.7.3 承载8t时板簧各测点实测应力与计算应力的列表对照47-48
• 4.8 有限元分许与实验结果对比结论48-49
• 4.9 本章小结49-50
• 第五章 整车虚拟样机运动仿真与分析50-82
• 5.1 仿真的基本术语50
• 5.2 操纵稳定性评价内容与评价方法50-51
• 5.3 转向盘角阶跃输入仿真试验51-55
• 5.3.1 仿真工况及参数设置51-52
• 5.3.2 仿真结果52-54
• 5.3.3 仿真结果分析54-55
• 5.4 转向盘角脉冲输入仿真试验55-60
• 5.4.1 仿真工况及参数设置56
• 5.4.2 仿真结果56-58
• 5.4.3 仿真结果分析58-60
• 5.5 转向回正性能仿真试验60-65
• 5.5.1 仿真工况及参数设置60-61
• 5.5.2 仿真结果61-63
• 5.5.3 仿真结果分析63-65
• 5.6 稳态回转性能仿真试验65-69
• 5.6.1 仿真工况及参数设置65
• 5.6.2 仿真结果65-68
• 5.6.3 仿真结果分析68-69
• 5.7 蛇形仿真试验69-73
• 5.7.1 仿真工况及参数设置69
• 5.7.2 仿真结果69-72
• 5.7.3 仿真结果分析72-73
• 5.8 活动箱质心位置前后变化对操纵稳定性的影响73-81
• 5.8.1 活动箱体质心仿真试验参数设置73-74
• 5.8.2 不同位置的质心在转向盘阶跃响应中的影响74-75
• 5.8.3 不同位置的质心在脉冲响应中的影响75-77
• 5.8.4 不同位置的质心在回正性仿真中的影响77-79
• 5.8.5 不同位置的质心在稳态回转仿真中的影响79-81
• 5.9 本章小结81-82
• 第六章 工作总结与展望82-84
• 6.1 工作总结82-83
• 6.2 工作展望83-84
• 参考文献84-87
• 附录 钢板弹簧刚度实验数据87-97
• 致谢97-98
• 攻读学位期间发表的论文98-99

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