發(fā)布時間：2018-01-09 10:21

  本文關(guān)鍵詞：鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛側(cè)傾穩(wěn)定性研究　出處：《吉林大學(xué)》2013年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛 側(cè)傾穩(wěn)定性 動力學(xué) 虛擬樣機(jī) 擺動橋

【摘要】：鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛行駛路面復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，并且轉(zhuǎn)彎時車輛重心會發(fā)生橫向偏移，導(dǎo)致翻車事故發(fā)生幾率較高。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“非公路車輛防翻車主動安全技術(shù)研究”（NO.51175216）和高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金項目“工程車輛主動防傾翻系統(tǒng)設(shè)計理論與控制技術(shù)”（NO.20100061110014），對鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)研究，以輪式裝載機(jī)為研究對象，提出了適用于鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性指標(biāo)，并建立了7自由度非線性側(cè)傾動力學(xué)模型，利用物理樣機(jī)試驗和虛擬樣機(jī)仿真對所建立的動力學(xué)模型進(jìn)行了驗證，提出了改進(jìn)鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性的措施。 在綜述國內(nèi)外鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛側(cè)傾穩(wěn)定性研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛的特性以及側(cè)傾失穩(wěn)原因，分析了鉸接轉(zhuǎn)向角、側(cè)向加速度以及側(cè)傾角等因素對現(xiàn)有指標(biāo)的影響，討論了現(xiàn)有各穩(wěn)定性評價指標(biāo)在鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛上應(yīng)用的不足，提出了適用于鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性指標(biāo)。 基于拉格朗日方程及虛功原理，建立了輪式裝載機(jī)的7自由度非線性側(cè)傾動力學(xué)模型，該模型全面考慮了車輛橫擺、側(cè)傾、俯仰等3個轉(zhuǎn)動自由度以及縱向、橫向、垂向3個平動自由度和后橋擺動自由度。模型以車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)、鉸接轉(zhuǎn)向角、坡度角以及車速等作為輸入，以車輛的動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)特性如側(cè)傾角、側(cè)傾角速度、側(cè)向加速度、橫向載荷轉(zhuǎn)移率等作為輸出。采用后向差分法對所建立的模型進(jìn)行了數(shù)值求解。為驗證所建立的動力學(xué)模型的可靠性，設(shè)計并制造了某型號鉸接轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的物理樣機(jī)模型，進(jìn)行了平面轉(zhuǎn)彎，斜坡轉(zhuǎn)彎以及越障等工況的試驗；建立了鉸接轉(zhuǎn)向裝載機(jī)虛擬樣機(jī)模型，進(jìn)行了對應(yīng)工況下的虛擬樣機(jī)仿真。通過對比側(cè)傾動力學(xué)模型仿真結(jié)果、試驗結(jié)果以及虛擬樣機(jī)仿真結(jié)果，，發(fā)現(xiàn)三者吻合程度較高，從而驗證了所建立的動力學(xué)模型的正確性。 利用7自由度非線性側(cè)傾動力學(xué)模型，對某輪式裝載機(jī)的側(cè)傾穩(wěn)定性進(jìn)行了詳盡的分析。所分析的參數(shù)中包括轉(zhuǎn)彎速度、轉(zhuǎn)彎半徑、鉸接轉(zhuǎn)向角速度、坡度角、前橋到鉸接軸線的距離、后橋到鉸接軸線的距離、輪距以及擺動橋等。結(jié)果顯示，擺動橋的存在對車輛在水平路面上的側(cè)傾穩(wěn)定性影響不大但對其在坡路上的側(cè)傾穩(wěn)定性影響非常大。分析結(jié)果對改進(jìn)車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性設(shè)計有一定的參考價值。 根據(jù)鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛側(cè)傾穩(wěn)定性分析結(jié)果，提出了基于擺動橋的改進(jìn)方案。該方案中在現(xiàn)有的被動式擺動橋基礎(chǔ)上增加檢測組件、控制組件以及液壓組件，使其成為主動式擺動橋；當(dāng)車輛在水平路面上行駛時，該主動式擺動橋所實現(xiàn)的功能與被動式擺動橋基本一致，不會影響到車輛的越障性能；當(dāng)車輛在坡路行駛時，該主動式擺動橋?qū)拗坪髽虻臄[動以增強(qiáng)其側(cè)傾穩(wěn)定性。對改進(jìn)后的車輛進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果顯示該方案可以提高鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性。 本文建立了全面分析鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛特性的側(cè)傾動力學(xué)模型，提出了適用于鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性指標(biāo)，并將被動式擺動橋改進(jìn)為主動式擺動橋以提高車輛側(cè)傾穩(wěn)定性。論文的研究工作為鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛的安全性設(shè)計及主動防傾翻安全技術(shù)的開發(fā)提供了依據(jù)，對于提高鉸接轉(zhuǎn)向工程車輛作業(yè)的安全性和保護(hù)司機(jī)的生命安全具有重要意義。
[Abstract]:Articulated engineering vehicles Road complex, poor working environment, and the center of gravity of the vehicle when turning lateral offset, resulting in a rollover accident probability is high. Non road vehicle anti rollover active safety technology research based on the National Science Fund Project "(NO.51175216) and SRFDP research foundation project of engineering vehicle active rollover design theory and control technology system" (NO.20100061110014), a systematic study of lateral stability of articulated engineering vehicles, the wheel loader as the research object, put forward roll stability indicator for articulated engineering vehicles, and the establishment of a 7 degree of freedom nonlinear dynamic model of the roll, the models verified by physical prototype and virtual prototype simulation, put forward the improvement of articulated engineering vehicles Measures for the stability of the tilting.
Based on engineering vehicle steering roll stability research results at home and abroad is on the stability of articulated engineering vehicles with characteristics and rollover analysis, articulated steering angle, lateral acceleration and roll angle and other factors on the existing indicators, discusses the evaluating indexes of stability understeering vehicle in engineering application is put forward roll stability indicator for articulated Engineering vehicles.
The Lagrange equation and based on the principle of virtual work, established 7 degrees of freedom nonlinear dynamic model of roll wheel loader, the model fully considers the yaw, roll, pitch and 3 rotational degrees of freedom and the longitudinal, transverse and vertical 3 translational degrees of freedom and freedom. After the swing bridge model with structural parameters the vehicle, articulated steering angle, slope angle and vehicle speed as input to dynamic and kinematic characteristics of the vehicle such as roll angle, roll angle speed, lateral acceleration, lateral load transfer rate as output. Using backward difference method to establish the model of numerical simulation is carried out. The reliability of dynamic model was established by to verify the design and manufacture of an articulated steering physical prototype model of the loader, the plane turning, turning and climbing slope test conditions; establish articulated loader virtual prototype The virtual prototype simulation under the corresponding working conditions is carried out. By comparing the simulation results of the lateral dynamics model, the experimental results and the simulation results of the virtual prototype, it is found that the three coincides well, which validates the correctness of the established dynamic model.
The use of 7 degree of freedom nonlinear dynamic model of the roll, the roll stability of a wheel loader was analyzed. The analyzed parameters including turning speed, the turning radius, articulated steering angular velocity, slope angle, front axle to the hinge axis distance to the rear axle articulation axis distance, tread and swing bridge. The results showed that there is a swing bridge has little influence on the roll stability of the vehicle in a horizontal road but the influence of roll stability in the slope of the road is very large. The analysis results have certain reference value for the design of improved vehicle roll stability.
According to the analysis results of engineering vehicle roll stability of articulated steering, put forward the improvement scheme based on swing bridge. The scheme in passive swing bridge on the basis of the existing increase detection components, control components, hydraulic components, make it become the active swing bridge; when the vehicle is traveling in the water on the road surface, the realization of the active swing bridge function and passive swing bridge is basically the same, will not affect the obstacle performance of the vehicle; when the vehicle on the slope road when the active swing bridge will limit the rear axle swing to enhance the lateral stability of the improved vehicle is simulated. The results show that this scheme can improve the lateral stability of engineering vehicle steering articulated.
Roll dynamics model is established in this paper a comprehensive analysis of characteristics of articulated engineering vehicles, the roll stability index for articulated engineering vehicles, and the improved swing bridge for active passive swing bridge to improve vehicle roll stability. Provide the basis for the development of security technology in double safety design on paper as articulated steering engineering vehicle and active defense, has important significance for the safety of life safety and protect the driver to improve the engineering vehicles are articulated.

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH113.25;TH243

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1401039