矿用自卸车油气悬挂系统性能

硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目矿用自卸车油气悬挂系统性能研究作者姓名田兴学科专业机械电子工程指导教师赵静一教授2014年5月中图分类号：TH137.7学校代码：10216UDC：621密级：公开工学硕士学位论文矿用自卸车油气悬挂系统性能研究硕士研究生：田兴导师：赵静一教授申请学位：工学硕士学科专业：机械电子工程所在单位：机械工程学院答辩日期：2014年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicalandElectronicEngineeringSTUDYONTHEPERFORMANCEOFHYDRO-PNEUMATICSUSPENSIONSYSTEMFORMININGDUMPTRUCKbyTianXingSupervisor:ProfessorZhaoJingyiYanshanUniversityMay,2014燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《矿用自卸车油气悬挂系统性能研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《矿用自卸车油气悬挂系统性能研究》系本人在燕山大学攻读硕士士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□√。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要-I-摘要矿用自卸车工作路况条件极差，如何保证车辆悬挂系统的工作性能是亟需解决的问题。较大吨位矿用自卸车一般采用油气悬挂，但是由于资金缺乏和国外核心研究成果一般处于保密状态，国内对油气悬挂系统的研制主要处于原理引进应用阶段。油气悬挂系统在车辆使用过程中出现诸多问题，对其性能的研究不得不被提上日程。本文主要针对50吨矿用自卸车油气系统特性展开研究，对油气悬挂系统的研发设计和参数选择具有重要现实意义。现将整篇论文研究内容概括如下：首先，分析50吨矿用自卸车悬挂系统具体结构，建立整车七自由度振动模型并对其进行简化，得到1/4车两自由度油气悬挂系统振动模型，根据矿用自卸车后油气悬挂缸内部结构，对油气悬挂系统工作原理进行具体分析。其次，根据油气悬挂系统工作原理，建立油气悬挂缸非线性模型，在建模过程中将活塞（杆）与缸筒之间的摩擦力、工作温度对液压油粘度和气体特性的影响等非线性因素考虑在内。再次，用MATLAB对所建立数学模型进行仿真分析，得出各个结构和环境因素对油气悬挂缸位移和速度特性的影响，并对影响其阻尼和刚度特性的因素进行具体分析，为油气悬挂系统设计开发和参数选择提供一定的理论基础以及试验依据。最后，建立随机路面激励时域模型，对自卸车后油气悬挂系统进行动力学分析，以车辆平顺性的三个关键指标作为系统的输出，用MATLAB/Simulink建立平顺性仿真模型，得出不同路面等级下仿真结果，并研究阻尼和刚度系数对各个平顺性指标的影响，为以后车辆悬挂系统阻尼和刚度的选择提供一定的参考价值。关键词：油气悬挂系统；矿用自卸车；性能研究；MATLAB/Simulink；车辆平顺性燕山大学工学硕士学位论文-II-Abstract-III-AbstractDuetotheharshtravelingenvironmentsandpoorroadconditionsofminingdumptrucks,theproblemthathowtoensuretheperformanceofthevehicle’ssuspensionsystemneededtobesolvedurgently.Hydro-pneumaticsuspensionsystemsaregenerallyappliedtolarge-tonnageminingtrucks,duetothelackoffundsandforeignresearchachievementsgenerallyclassified,thedevelopmentofdomestichydro-pneumaticsuspensionsystemmainlystayinthestageoftheprincipleintroductionandapplication.Howeverasmoreproblemsrevealedintheconsumeruse,studyingtheperformanceofhydro-pneumaticsuspensionsystemofhastobeputontheagenda.Inthispaper,thestudyfortheperformanceofthe50tminingdumptruckhydro-pneumaticsystemiscarriedout,whichhasimportantpracticalsignificanceforthedesignandparameterselectionofhydro-pneumaticsuspensionsystem.Nowthewholepaperstudyaresummarizedasfollows:Firstly,basedontheanalysisof50tdumptrucksuspensionsystemspecificstructure,the7-DOFvehiclevibrationmodelanditssimplificationthe1/4vehicle2-DOFhydro-pneumaticsuspensionsystemvibrationmodelarebuilt.Basedonthehydro-pneumaticcylinderinternalstructure,theconcreteanalysisofthehydro-pneumaticsuspensionsystemprincipleiscarriedout.Secondly,basedonthehydro-pneumaticsuspensionsystemprinciple,thehydro-pneumaticsuspensioncylindermathematicalmodelisbuilt,thenonlinearfactorsincludingthefrictionbetweenthehydrauliccylinderpistonandcylindercasing,theimpactofoperatingtemperaturetotheoilviscosityetc.aretakenintoaccountduringthemodelbuildingprocess.Thirdly,usingMATLABasamathematicalmodelforsimulationanalysis,theeffectsofeachenvironmentalandstructuralfactorsonthesuspensioncylinderdisplacement-forceandvelocity-forcepropertiesareobtained,andaspecificanalysisforthefactorsaffectingthedampingandstiffnesscharacteristicsofthehydro-pneumaticsuspensionsystemiscarriedout.Thesewillprovidetheoreticalandexperimentalbasesforthehydro-pneumaticsuspensionsystemdesignandparametersselection.燕山大学工学硕士学位论文-IV-Lastly,atime-domainmodeloftherandomroadisbuiltandthedynamicsanalysisfordumptruckrearhydro-pneumaticsuspensionsystemiscarriedout.ThevehicleridecomfortsimulationmodelisbuiltusingMATLAB/Simulinkwiththethreekeyevaluationindexesasthesystemoutput.Thesimulationresultunderdifferentpavementlevelisgot.Theeffectsofdampingandstiffnesscoefficientsoneachevaluationindexisanalyzed,whichwillprovideatheoreticalbasisforfuturevehiclesuspensionsystemdampingandstiffnessselection.KeyWords:hydro-pneumaticsuspensionsystem;miningdumptruck;characteristicstudy；MATLAB/Simulink;vehicleridecomfort目录-V-目录摘要...................................................................................................................................IABSTRACT.......................................................................................................................III第1章绪论..................................................................................................................11.1课题来源及研究的意义...........................................................................................11.2车辆悬挂系统介绍...................................................................................................21.2.1车辆悬挂系统组成............................................................................................21.2.2车辆悬挂系统的类型........................................................................................31.3油气悬挂系统概述...................................................................................................61.3.1油气悬挂的研究现状..............................