280噸礦用車轉(zhuǎn)向機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及構(gòu)件動態(tài)穩(wěn)定性研究.pdf

1、結(jié)合280噸礦用車課題研發(fā)的背景，考察了此類重型自卸車目前在國內(nèi)外應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了其主要技術(shù)特點、發(fā)展趨勢與市場前景，著重討論了其轉(zhuǎn)向機構(gòu)的特點與技術(shù)，認識到開發(fā)一款主流級別的礦用車輛具有充分的必要性和緊迫性。然后，在全面分析了礦山運輸業(yè)務(wù)特點以及國內(nèi)制造水平等因素的基礎(chǔ)上，明確了課題研究的現(xiàn)實意義，提出本次的研究內(nèi)容和目標。
　　接下來，提出了280噸礦用車的總體方案，采用了模塊化設(shè)計理念，選擇了多軸線數(shù)、電動輪全輪驅(qū)

2、動、全輪轉(zhuǎn)向以及油氣懸架等主要技術(shù)特點，然后充分考慮了先進性、經(jīng)濟性和可行性原則，確定了汽車的質(zhì)量參數(shù)、輪胎型號以及轉(zhuǎn)向模式等與轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)計密切相關(guān)的參數(shù)。
　　然后，主要對各類轉(zhuǎn)向機構(gòu)形式進行了分析，選擇了適合本車的轉(zhuǎn)向模式與轉(zhuǎn)向機構(gòu)形式。在這里，本文利用了模塊化的特點，設(shè)計該車具備轉(zhuǎn)向模式切換的功能，以提高不同的工況下車輛經(jīng)濟性和靈活性。基于阿克曼轉(zhuǎn)角原理，推導(dǎo)了多軸轉(zhuǎn)向的各輪理論轉(zhuǎn)角的求解通式。同時，還考察了車輛龐大的外尺寸

3、對國內(nèi)露天礦山道路的適應(yīng)情況。
　　在確定轉(zhuǎn)向機構(gòu)形式、轉(zhuǎn)向理論以及轉(zhuǎn)向模式的基礎(chǔ)上，利用多體動力學(xué)軟件Adams根據(jù)設(shè)計目標要求，遵循簡化原則，建立了五軸線礦用車轉(zhuǎn)向機構(gòu)參數(shù)化模型，進行了運動仿真，驗證了模型的正確性。然后，進行了兩種轉(zhuǎn)向模式切換面向轉(zhuǎn)角誤差的可行性分析，改善了原始初值，提高了后續(xù)優(yōu)化設(shè)計的效率和效果。最后，基于所搭建的多體動力學(xué)模型，實施了優(yōu)化設(shè)計，目標函數(shù)值降幅達到30％，兩種轉(zhuǎn)向模式下的轉(zhuǎn)角性能都達到了期望

4、的要求。
　　最后，基于優(yōu)化后的轉(zhuǎn)向機構(gòu)模型，對轉(zhuǎn)向桿系進行受力仿真分析，得出了特定極限工況下協(xié)調(diào)桿的受載情況，求解了滿足靜強度和靜力穩(wěn)定性的設(shè)計條件。面向動力穩(wěn)定性問題，建立了其物理模型和數(shù)學(xué)模型，分析相關(guān)微分方程的特點和臨界頻率的求解方法。提出了桿件避免動力失穩(wěn)的設(shè)計方案和臨界寬度概念，并針對本車的具體問題，得出了協(xié)調(diào)桿的主要設(shè)計參數(shù)。然后，對實際結(jié)構(gòu)的橫向協(xié)調(diào)桿進行了模態(tài)分析，驗證表明其固有頻率與簡化的理想桿件解析值相差甚小