矿用越野车悬架系统的设计

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1、第1章绪论1.1课题的背景和意义目前，矿用防爆车是矿藏开采行业迫切需要的生产设备之一，国内大型矿藏井下运输车辆(包括人员运送车、货运车辆)主要为4x2防爆车辆，还有3000辆以上非防爆车辆。从2008年4月起，国家安全监督局己下文明令禁止井下使用非防爆车辆。由于井下道路状况较差，形同越野路面，矿用越野防爆车对于提高井下劳动效率，改善工人的劳动条件和减轻劳动强度显得尤为重要。我国目前尚未有此类产品，在用矿用越野车均为进口产品，因此设计该款车在替代进口，结束国外公司的垄断，研发具有自主知识产权的矿用越野车等方面具有重要的意

2、义。国内矿用井下越野车辆基本为澳大利亚的SMV及德国的PAUS垄断，购买和维护费用高昂，制约其大量推广使用，自主开发一款适合中国国情的，具有自主知识产权的矿用越野车显得迫在眉睫。本论文研究的特种防爆矿用越野车国产化程度高，无论在购买成本和使用成本等方面都将大大低于进口产品，设计针对性较强，在性能上将更加适应我国井下作业，针对井下作业车这一细分市场其前景非常看好。虽然国内学者对普通汽车悬架的设计己经进行了大量的研究工作，如多连杆独立悬架、双横臂独立悬架等。但对一些特种车辆的悬架设计研究很少，如该矿用作业越野防爆车的多连杆

3、非独立悬架。如果把普通汽车的悬架设计经验套加在此特种汽车悬架设计的研究上，是不合适的。因此，有必要将其作为特殊对象来加以研究。该特种矿用作业车是应我国某矿生产现场人员的强烈要求，为提高工作效率、减少安全事故专门开发的4x4防爆车辆。1.2国内外研究现状在国外，汽车悬架运动学的研究起步较早，几乎是随着独立悬架的诞生就开始了，而汽车悬架弹性运动学的研究是在上世纪80年代兴起的。[德]耶尔森.赖姆帕尔著的《汽车底盘基础》对车轮定位参数做了准确的定义，着重分析了车桥运动学和弹性运动学时轴距、轮距、侧倾轴线和前轮定位参数的变化对

4、悬架性能的影响以及对整车操纵稳定性的影响。阿达姆·措莫托著的《汽车行驶性能》和安培正人著的《汽车的运动与操纵》介绍了悬架运动学对汽车行驶性能的影响，并对悬架弹性运动学对汽车操纵稳定性的影响进行了较为系统的分析。德国Wolfgang25Matschinsky编写的《车辆悬架》从悬架的理论建模、橡胶支撑的模型出发对悬架弹性运动学特性的理论分析作了较为深入的研究。在悬架运动学分析中，将悬架简化成多连杆机构，用图解法来分析轮胎的跳动所引起的悬架变形;在悬架弹性运动学分析中，则对悬架模型作了受力分析，推导出变形与力的关系，并将橡

5、胶衬套铰接的处理简化成三根两两垂直的弹簧。在国内，近几十年来才逐步开展对汽车悬架运动学的研究。中国工程院院士郭孔辉所著《汽车操纵稳定性》对悬架运动学作了最为系统的分析，并且在国内首次提出了从侧向力、纵向力转向的角度研究悬架运动学。吉林大学的林逸教授等人在90年代也先后在各报刊发表文章阐述了橡胶元件的基本性能，着重分析了独立悬架中橡胶元件对汽车操纵稳定性的和平顺性的影响，并提出了处理弹性运动学问题的一般思路和方法。吉林大学工学博士杨树凯发表博士论文《橡胶衬套对悬架弹性运动与整车转向特性影响的研究》，重点分析了影响悬架弹性

6、运动的因素及本质原因(橡胶衬套变形)。在分析悬架橡胶衬套工况特点和传统衬套模型不足的基础上，基于有限元与模态综合理论建立了面向结构的橡胶衬套柔性体模型，并进行了试验研究。1.3课题研究的目的和内容矿用越野车在我国应用较广，其中悬架是矿用越野车的的主要部件，其设计的成功与否决定着车辆的行驶平顺性和操纵稳定性、舒适性等多方面的设计要求。设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的悬架系统，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展。所以本题设计一款结构优良的矿用越野车悬架系统具有一定的实际意义。本课题主要研究内容包括:(l)悬

7、架系统的总体方案设计，它包括对悬架系统结构形式设计和系统各零部件的总体布置设计。(2)悬架系统的弹簧元件性能设计和导向机构布置设计，根据整车总体布置方案对平顺性提出的要求确定悬架系统弹性元件的刚度;根据行驶路面的状况来确定悬架系统的动挠度;根据整车行驶的姿态和要求来确定弹性元件的自由长度等;根据悬架导向机构设计要求确定导向机构布置参数;根据悬架总体布置方案来确定悬架导向机构在汽车纵向平面、横向平面以及水平面内布置方案。25第2章悬架结构形式的设计及主要参数的确定2.1悬架的概论悬架的形式根据其是用于可转向的前桥，还是后

8、桥，是用于驱动桥，还是非驱动桥而有所不同。按照导向机构的形式不同，悬架基本上可以分为非独立悬架和独立悬架两大类。属于后者的有双横臂式悬架、麦弗逊式悬架、纵臂式悬架以及斜置单臂式悬架等。在所有非独立悬架中，车桥在整个弹簧行程范围内运动，为此必须提供车桥上方的空间。对于后桥来说，这就要减小行李箱空间，并使备胎布置困难;而对于前桥来说，