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基于平顺性的油气悬架优化设计

作　者: 张林
导　师: 徐道临
学　校: 湖南大学
专　业: 机械工程
关键词: 矿用自卸车油气悬架遗传算法模糊控制
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

车辆的行驶平顺性与整车振动特性有关，而整车振动特性又取决于悬架的固有特性，因此悬架的固有特性决定了整车的行驶平顺性和乘坐舒适性。油气悬架作为一种新型的悬架系统，它是以油液为传递介质，以惰性气体作为弹性介质，具有良好的非线性刚度和阻尼特性。本文将振动理论和优化理论、应用于油气悬架的优化设计中，目的在于提高车辆的平顺性。大型矿用自卸车作业效率高，运营成本低，与中小吨位车型相比更具优势，因此大型露天矿山通常采用这类矿用自卸车。矿山路面凹凸不平，作用于车轮上的垂直作用力具有较强的冲击力，车辆的行驶平顺性较差。而油气悬架具有良好的非线性刚度和阻尼特性，可以极大地提高车辆的平顺性，从而改善驾驶员的舒适性，并且由此可以减轻车辆零部件的损坏程度、提高车辆的使用寿命。正是由于油气悬架具有这种优良的工作特性，使得它被广泛应用于矿用自卸车。文章讨论了某360吨矿用自卸车单气室油气悬架的优化设计。参考传统的车辆动力学模型，考虑了轮胎阻尼和油气悬架非线性特征，建立了更符合工程实际的矿用自卸车五自由度数学模型。以随机输入和脉冲输入为加载条件，构建了随机输入条件下车身垂向加速度均方根值为目标函数的优化模型。选定了合适的油气悬架结构形式，基于油气悬挂缸数学模型，重点分析了油气悬架的刚度和阻尼特性，并通过仿真分析了油气悬架关键参数数值变化对油气悬挂缸特性的影响，得出了相应的规律。分析了前、后油气悬架刚度和阻尼性能对车身和人体振动响应的主要影响。并且采用遗传算法对油气悬架主要参数进行了优化设计，优化结果表明：车身垂直加速度均方根值下降25.6%，满足标准ISO2631对两种路面输入的平顺性要求。最后进一步探讨了优化结果的模糊控制效果以及正常工况下振动响应的稳定性，在仿真试验中验证了对油气悬架进行模糊控制的效果，以及矿用自卸车振动响应的稳定性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-16
  1.1 选题背景意义  10-11
  1.2 油气悬架的发展和研究状况  11-14
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 本文主要研究内容  14-16
第二章油气悬架振动模型  16-29
  2.1 油气悬架数学模型  16-21
    2.1.1 结构和工作原理  16-20
    2.1.2 非线性数学模型的建立  20-21
  2.2 油气悬架刚度和阻尼特性分析  21-25
    2.2.1 刚度特性  22-24
    2.2.2 阻尼特性  24-25
  2.3 油气悬架参数对刚度和阻尼特性的影响  25-27
  2.4 本章小结  27-29
第三章矿用自卸车振动模型的建立与仿真  29-38
  3.1 矿用自卸车结构特点  29-33
    3.1.1 自卸车的主要性能参数  30-31
    3.1.2 振动系统力学模型的建立  31-33
  3.2 SIMULINK 模型的构建  33-34
  3.3 矿用自卸车油气悬架的振动仿真  34-37
    3.3.1 路面随机激励仿真  34-36
    3.3.2 路面脉冲激励仿真  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章基于平顺性的油气悬架优化设计  38-56
  4.1 平顺性概述  38-40
  4.2 油气悬架参数对车身和人体振动响应的影响  40-42
  4.3 目标函数和约束条件的确定  42-43
  4.4 优化设计及结果分析  43-45
  4.5 基于优化结果的车身高度控制和模糊控制  45-50
    4.5.1 基于优化结果的车身高度控制  45-47
    4.5.2 基于优化结果的模糊控制  47-50
  4.6 基于优化结果的振动响应稳定性分析  50-55
    4.6.1 非线性概述  51
    4.6.2 非线性系统的数值分析方法  51
    4.6.3 振动响应稳定性的数值计算  51-55
  4.7 本章小结  55-56
总结与展望  56-59
  总结  56-57
  创新点  57
  展望  57-59
参考文献  59-62
致谢  62-63
附录A(攻读学位期间所发表的学术论文目录)  63

基于平顺性的油气悬架优化设计

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