非线性油气悬架参数优化设计

发布时间：2017-08-30 18:38

  本文关键词：非线性油气悬架参数优化设计

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【摘要】：油气悬架具有渐增的刚度特性,结构紧凑,能够适应车辆载荷的较大变化,在越野路面提供更好的舒适性和操作稳定性,符合矿用自卸车的悬架要求。油气悬架具有显著的非线性,刚度和阻尼的可设计性强,现有的设计和优化方法无法发挥出油气悬架的优越性,因此,开展油气悬架非线性刚度和阻尼参数的设计和优化研究,具有重要的现实意义。现有油气悬架非线性刚度和阻尼参数的设计和优化,主要应用线性系统理论,再通过悬架部件试验及整车试验进行修正,周期长,费用高,难以满足车辆快速开发的要求。应用等效线性化方法处理油气悬架非线性刚度和阻尼,并结合多体动力学仿真技术,可以显著提高计算结果的准确性,缩短开发周期。以某矿用自卸车油气悬架为研究对象,完成的主要研究内容包括:首先,基于悬架二自由度模型,对油气悬架的非线性刚度和阻尼的进行了等效线性化研究,分析等效刚度和阻尼参数变化对于平顺性的影响规律,利用软件优化得到最佳的等效线性化刚度和阻尼系数,并逆向计算出油气悬架最优的非线性刚度和阻尼曲线。其次,基于半车悬架模型,对前后油气悬架的等效线性刚度和阻尼进行匹配试验研究,分析前后悬架车身偏频和阻尼比的匹配关系对于平顺性的影响规律,利用软件优化得到前后悬架最优的等效线性化刚度和阻尼系数,得到了最优的轴间偏频比和轴间阻尼比的变化范围,并逆向计算出前后油气悬架最优的非线性刚度和阻尼曲线。最后,针对矿用自卸车空满载簧上质量变化大的实际情况,设计了同时反映两种装载情况下车辆平顺性的综合评价函数,利用软件优化得到使车辆的综合平顺性达到最优的前后油气悬架的非线性刚度;基于整车模型的仿真结果对比证明了优化工作的有效性。
【关键词】：等效线性化 油气悬架 多体动力学 ADAMS/Insight
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 油气悬架技术的发展现状12-15
• 1.2.1 油气悬架的种类12-13
• 1.2.2 油气悬架的特点13-14
• 1.2.3 油气悬架的应用14-15
• 1.3 油气悬架的研究现状15-19
• 1.3.1 国外学者对油气悬架的研究现状15-16
• 1.3.2 国内学者对油气悬架的研究现状16-17
• 1.3.3 本文研究内容17-19
• 第2章 油气弹簧非线性数学模型的等效线性化处理19-28
• 2.1 单气室油气弹簧结构19-20
• 2.2 单气室油气弹簧非线性刚度和阻尼的数学建模20-22
• 2.2.1 单气室油气悬架非线性弹性力建模20-21
• 2.2.2 单气室油气弹簧非线性阻尼力建模21-22
• 2.3 单气室油气悬架非线性刚度和阻尼的等效线性化处理22-26
• 2.3.1 等效线性化方法概述23
• 2.3.2 油气悬架非线性刚度的等效线性化23-24
• 2.3.3 油气悬架非线性阻尼的等效线性化24-25
• 2.3.4 非线性阻尼力模型的构建25-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第3章 基于二自由度振动模型的油气悬架等效线性化刚度阻尼的优化28-53
• 3.1 二自由度车辆悬架建模及分析28-35
• 3.1.1 二自由度数学模型的建立及理论分析28-33
• 3.1.2 二自由度车辆悬架多体动力学建模33-35
• 3.2 随机路面文件的编制35-38
• 3.2.1 路面不平度模型35-36
• 3.2.2 随机不平度路面建模36-38
• 3.3 油气悬架等效线性化刚度的优化38-44
• 3.4 油气悬架等效线性化阻尼的优化44-49
• 3.5 三种阻尼模型结果对比49-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第4章 基于半车模型的油气悬架等效线性化刚度阻尼匹配53-84
• 4.1 基于等效线性化刚度阻尼的半车模型的建立53-59
• 4.1.1 半车线性模型数学建模与理论分析53-56
• 4.1.2 基于非线性刚度和阻尼的多体建模56-59
• 4.2 基于半车模型的油气悬架等效线性化刚度阻尼匹配59-83
• 4.2.1 前后车身固有频率的匹配59-70
• 4.2.2 前后车身阻尼的匹配70-83
• 4.3 本章小结83-84
• 第5章 矿用自卸车油气悬架非线性刚度优化设计84-96
• 5.1 模型搭建84-89
• 5.1.1 油气悬架非线性刚度曲线的构建84-88
• 5.1.2 多体动力学建模及目标函数的构建88-89
• 5.2 仿真优化89-93
• 5.2.1 前悬架仿真优化结果89-91
• 5.2.2 后悬架仿真优化结果91-93
• 5.3 结论验证93-95
• 5.4 本章小结95-96
• 第6章 结论96-98
• 6.1 研究内容与结论96
• 6.2 研究特色96-97
• 6.3 工作展望97-98
• 参考文献98-102
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单102-103
• 致谢103

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本文编号：760957