加速加载试验车的设计与仿真

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1、硕士学位论文加速加载试验车的设计与仿真DESIGNANDSIMULATIONOFACCELERATEDANDLOADINGVEHICLE尹明路哈尔滨工业大学2013年7月国内图书分类号：TH113学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文加速加载试验车的设计与仿真（应用型）硕士研究生：尹明路导师：周亮副教授申请学位：工学硕士学科：机械制造及其自动化所在单位：机电工程学院答辩日期：2013年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH113U.D.C:621Dissertationf

2、ortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDSIMULATIONOFACCELERATEDANDLOADINGVEHICLE(Applied)Candidate：YinMingluSupervisor：Prof.ZhouLiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechanicalManufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDat

3、eofDefense：July,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要改革开放以来，我国高速公路发展十分迅猛，为了降低运输成本，提高效率，汽车的轴重、轴数与车速都在增加，这无疑会加剧了路面破坏，重载时甚至3~5年路面就会被严重破坏，给公路建设带来了很大的经济损失。公路交通部门需要合理的方法和手段来研究路面的破坏机理，路面加速加速试验装置是研究路面破坏、特殊环境中路面材料使用年限的有效手段。目前国内自主研制的路面加速

4、加载装备一般轴载较小，且速度也较低，高速、大轴载的设备一般需要从国外引进。针对这种情况，本课题拟研制一种高速重载的加速加载试验装置。根据设计要求，试验车由车架系统、加载及驱动系统、导向系统和运行控制与检测系统等组成。设计了加速加载试验车的车架，采并用有限元法对其进行了静力学分析及模态分析。对加速加载试验车的弹簧一阶自振频率及质量进行了优化，属于多目标优化问题，一阶自振频率及质量两个目标是相互矛盾的，不存在能够使它们同时达到最优的―绝对最优解‖，本文求得其Pareto最优解，最终从Pareto最优解集中选择了满意解，并获得了弹簧的相

5、关参数。为防止试验车在运行中振幅过大，首先分别建立了铁轨高低不平顺性及B级路面激励的时域模型，其次根据多体动力学知识分别建立了试验车的四分之一、二分之一及整车模型的微分方程，最后在MATLAB中进行了计算，结果表明其振幅在设计要求范围内。开发了基于单片机的ZigBee无线通信。仿真结果表明，加速加载试验车的结构设计合理，行驶平稳，针对弹簧的优化设计有效的提高了其自振频率，实验表明ZigBee通信良好，能够驱动试验车正常行驶，这为我国加速加载试验装备的开发研究提供了技术支持。关键词：加速加载试验车；结构分析；车辆振动性能；弹簧优化设

6、计-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSincetheReformandOpening-up,highwayinourcountryhasbeendevelopedrapidly.Andatthesametime,inordertoreducetransportcostsandimproveefficiency，theaxleweight,numbersofaxleandspeedofvehicleareallincreasing,whichmakesthedamagetoroad.Thepavementsomet

7、imeswillbedamagedseriouslyin3to5years.Allthesebringusgreateconomiclosses.TheMinistryofTransportneedsareasonablemethodandmeanstostudythemechanismofthepavementdestructionsothatwecanreducethedamagetothepavement,constructionandmaintenancecosts.AndAutomaticacceleratedandlo

8、adingvehicleisaeffectivemeanstodoresearchesonpavementdamageandservicelifeinspecialcircumstances.Sofar,domesticallydesignedac