4.5吨特种电动车前悬架及转向系统设计研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

汽车的操作稳定性和平顺性是评价汽车质量的关键因素,也是决定一辆汽车在市场竟争中能否具有优势的重要指标之一。而汽车悬架及转向系统对汽车整车行驶动力学(如操纵稳定性、行驶平顺性等)有十分重要的影响,是汽车总布置、运动分析的重要内容之一。矿用车是一种常见的土方、石方运载工具，在采矿、冶金、化工、建筑和市政等行业都有广泛应用，具有巨大的消费前景。当今社会,软件技术高速发展，动力学分析软件在汽车设计、制造等领域得到广泛使用。运用adams等多体动力学软件对汽车整车及相关运动机构进行动力学模拟分析, 是提高产品设计质量量、缩短设计周期、降低产品研制成本的重要手段，可以实现在产品设计阶段对汽车操纵性及其平顺性加以分析评价。

对矿用车悬架的研究经历了漫长的过程，最近十年，在这一领域取得了许多新的进展。美国特雷克斯矿用车公司在2006 年将其生产的铰接式自卸车的前悬架改进成四连杆式独立式悬架，大大改善了矿用车驾乘舒适性和通过性。2010 年，印度某大学的 arikere aditya 等教授于利用多目标遗传算法对双横臂悬架系统中的外倾角和前束角进行优化，使其在车轮上下跳动过程中变化量最小。哥伦比亚洛斯安第斯大学的 blanco juan 等教授在 2013 年研究了混合动力越野车辆的双叉臂式悬架系统中的齿轮齿条式转向机构的运动学的优化问题，采用将复杂的问题分解成降阶子问题以分层方式进行优化，根据阿克曼准则和悬架转向耦合效应优化车辆的转向稳定性能。2014 年加拿大某大学的 kang yiting等学者将多种独立前悬架技术，例如复合连杆、烛式、纵臂以及双横臂悬架，应用到 190 吨矿用卡车油气弹簧前桥上以期改善其平顺性，并在 maple sim 软件平台上基于油气弹簧分别对四种悬架进行建模并进行车轮跳动仿真，观测车轮五大定位参数在轮跳过程中变化趋势，结果表明复合连杆和双横臂悬架有着更优越的运动学响应特性。

国内企业自主研发生产矿用车起步较晚，并且只能生产制造中小吨位矿用车，超大吨位矿用车仍主要依赖进口或者合资方式生产。相比国外，我国矿用车技术仍相对落后，企业的研发创新之路任重而道远。研究内容大多数是分析大吨位电动轮矿用自卸车的油气悬架特性、转向梯形机构的运动学和转向节的有限元分析，以及对矿用车进行整车操纵稳定性和平顺性仿真分析研究。北京理工大学的王士尧等人基于某大型矿用汽车，在 adams 中建立了障碍路面模型和包含完整油气悬架系统的整车动力学模型，然后对该矿车经过障碍路面时的悬架特性进行了仿真研究，并且通过修改油气悬架阻尼特性和车辆越障速度，得到矿车在不同阻尼和不同越障速度下的悬架特性。太原理工大学的彭朝晖等教授针对某企业生产的矿用自卸车，在 adams/ car 中建立矿用自卸车，包括前后悬架、转向系、前后轮胎和动力传动等子系统在内的仿真模型，根据国标建立了 b 级和 h级路面，比较了同一路面同一车速下空载和满载时驾驶员座椅处对应的地板垂向加速度均方根值，分析了实际工况下载重与路面等级对自卸车平顺性的影响。

2. 研究的基本内容与方案

近年来，人们在追求良好的动力性和经济性以及较高通过性的同时，对影响矿用车安全、乘坐舒适性以及矿用车的使用寿命等的操纵稳定性和行驶平顺性也提出了更高的要求。所以，尽早开发设计出满足良好的操纵稳定性和行驶平顺性的核心竞争力产品，具有重要的现实意义。

本文以某电动矿车的前悬架转向系统为研究对象, 研究一款矿用车独立悬架转向桥，悬架装置拟采用双横臂独立悬架，主要研究内容如下：通过使用多体动力学理论和软件, 基于仿真建模，进行特种电动矿用车前悬架及转向机构动力学性能仿真研究和设计。需要建立该车悬架的动力学仿真模型，在仿真环境中，根据参数要求进行设计，在空载和满载条件下进行直线行驶、转向等工况条件下的仿真，给出明确的仿真结果和详尽的分析。

本文首先阐述各式悬架的特点及应用场合，给出了选取双横臂悬架的原因。然后介绍虚拟机技术及多体动力学仿真软件adams的功能及应用,介绍了 adams软件下的 car模块的功能和特点。针对某4.5t电动矿车,数据参考车型皮卡福特f150查取相关资料作为设计依据，设计悬架的几何和力学参数如轮距、簧载质量、前后轴驱动力及制动力等。使用adams/car模块对硬点进行调整，建立双横臂前悬架的动力学模型，并进行仿真，仿真内容主要包括车轮激振分析、静载和转向仿真等，得到仿真结果进行相关分析，评价矿车的平顺性和数据合理性，并进行优化调整。

3. 研究计划与安排

毕业实习两周（7学期第18-19周）:校外实习、校外资料收集、完成实习报告、实习报告.

7 学期第20周:确定毕业设计选题、毕业设计任务书(相关参数)、校内资料收集、毕业设计任务书.

8 学期第1周(2.22-2.28):方案构思、文献检索、完成开题报告、文献检索、开题报告

4. 参考文献（12篇以上）

[2]陈加国,宗亚平.双横臂独立悬架运动特性仿真与分析[j].汽车零部件.2013.08.p86-88.

[3]孙丽,何仁,张园园.扭杆式双横臂独立悬架改型设计与运动特性分析[j].汽车技术.2010.01.p29-33.

[4]胡宁,郑冬黎.双横臂独立悬架运动学分析[j].汽车工程.1998.06.p362-366.