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大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)：學(xué) 院 、 系 ： 專 業(yè) ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化論 文 題 目 ： 礦用鉸接式自卸車(chē)車(chē)架動(dòng)態(tài)仿真與研究指 導(dǎo) 教 師 : 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告1．結(jié)合畢業(yè)論文情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě) 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述1．任務(wù)剖析本課題礦用鉸接式自卸車(chē)車(chē)架動(dòng)態(tài)仿真與研究是針對(duì)礦用自卸車(chē)運(yùn)動(dòng)的模擬仿真，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真完成對(duì)其的優(yōu)化模型設(shè)計(jì)。首先要在soliworks軟件中完成車(chē)架的模型，再將模型導(dǎo)入ADAMS軟件中進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，并完善其動(dòng)態(tài)特性,完成其尺寸優(yōu)化，對(duì)模型進(jìn)行修改，并完成測(cè)試。2.車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真研究車(chē)輛是一個(gè)包含慣性、彈性、阻尼等動(dòng)力學(xué)特征的復(fù)雜非線性系統(tǒng)，其特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)零件多、受力復(fù)雜。由于組成車(chē)輛各機(jī)械系統(tǒng)(如轉(zhuǎn)向、懸架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu))之間的相互耦合作用，使車(chē)輛的動(dòng)態(tài)特征非常復(fù)雜。在研究車(chē)輛諸多的行駛性能時(shí)，車(chē)輛動(dòng)力學(xué)研究對(duì)象的建模、分析與求解。始終是一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題。車(chē)輛本身是一個(gè)復(fù)雜的多體系統(tǒng)，外界載荷的作用更加復(fù)雜，加上人—車(chē)—環(huán)境的相互作用，給車(chē)輛動(dòng)力學(xué)研究帶來(lái)了很大困難。由于理論方法和計(jì)算手段的限制，該學(xué)科曾一度發(fā)展較為緩慢。主要障礙之一在于無(wú)法有效的處理復(fù)雜受力下多自由度分析模型的建立和求解問(wèn)題 [2]。許多情況下，不得不把模型簡(jiǎn)化，以便使用古典力學(xué)的方法人工求解，從而導(dǎo)致車(chē)輛的許多重要的特性無(wú)法得到較精確的定量分析。計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使我們?cè)谔幚砩鲜鰪?fù)雜問(wèn)題方面產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。有限元分析技術(shù)、模態(tài)分析技術(shù)以及隨后出現(xiàn)的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)正是在這種情況下發(fā)展起來(lái)的。這些理論方法出現(xiàn)以后很快在車(chē)輛技術(shù)領(lǐng)域中得到了應(yīng)用 [3]。國(guó)外車(chē)輛動(dòng)力學(xué)中的研究經(jīng)歷了由試驗(yàn)研究到理論研究，由開(kāi)環(huán)研究到閉環(huán)研究的發(fā)展過(guò)程。力學(xué)模型逐漸由線性模型發(fā)展到非線性多體系統(tǒng)模型;模型的自由度由二個(gè)自由度發(fā)展到數(shù)十個(gè)自由度，文獻(xiàn)[4]概述了這一發(fā)展過(guò)程。模擬計(jì)算也由穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性的模擬發(fā)展到瞬態(tài)響應(yīng)特性和轉(zhuǎn)彎制動(dòng)特性的模擬研究。文獻(xiàn)[5]介紹了多體動(dòng)力學(xué)程序在車(chē)輛中的模擬應(yīng)用情況，但幾乎都是采用多剛體系統(tǒng)模型，文獻(xiàn)[6]考慮了彈性車(chē)架的車(chē)輛模型，但也僅僅建立了只含兩個(gè)物體的車(chē)輛模型。到了 80 年代初，不僅有許多通用的軟件可以對(duì)車(chē)輛系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算，而且還有各種針對(duì)車(chē)輛某一類(lèi)問(wèn)題的專用多體軟件。研究的范圍從局部結(jié)構(gòu)到整車(chē)系統(tǒng)，涉及車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方方面面。80 年代中期是多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在車(chē)輛工程上應(yīng)用發(fā)展最快的時(shí)期。國(guó)外各主要車(chē)輛廠家和研究機(jī)構(gòu)在其 CAD 系統(tǒng)中安裝了多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件，并與有限元、模態(tài)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)等軟件一起構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，在車(chē)輛設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中發(fā)揮了重要作用。商品化的多體軟件的銷(xiāo)售量呈上升趨勢(shì)。目前市場(chǎng)上占有率最高的是美國(guó) MDI 公司開(kāi)發(fā)的 ADAMS，其中車(chē)輛行業(yè)的使用率為 43%，該軟件在為客戶提供通用平臺(tái)同時(shí)，還專門(mén)提供了用于車(chē)輛分析的專門(mén)模塊(ADAMS_Car)，使用起來(lái)非常方便。國(guó)內(nèi)在車(chē)輛動(dòng)力學(xué)的研究中，采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析和計(jì)算的工作起步較晚。七十年代初，長(zhǎng)春車(chē)輛研究所和清華大學(xué)同時(shí)發(fā)展了車(chē)輛動(dòng)力學(xué)的研究 [7][8]。研究工作集中在平順性、操縱穩(wěn)定性性能指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法、試驗(yàn)方法及操縱穩(wěn)定性力學(xué)模型的建立、模型的計(jì)算方法、性能預(yù)測(cè)方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等。力學(xué)模型從七十年代研究車(chē)輛側(cè)偏和橫擺運(yùn)動(dòng)的二自由度線性模型，發(fā)展到包括側(cè)傾和轉(zhuǎn)向系在內(nèi)的三至五自由度乃至十三個(gè)自由度的非線性模型，其功能也從對(duì)車(chē)輛穩(wěn)定性的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)的分析 [8]，發(fā)展到車(chē)輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)性能的分析 [2]。此外，文獻(xiàn)[16]首次分析了車(chē)輛懸置以上結(jié)構(gòu)彈性體的一階扭轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)擺振性能的影響。1986 年，吉林工業(yè)大學(xué)的溫吾凡等人利用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，對(duì)二維剛體系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并編制了一個(gè)人機(jī)對(duì)話型的分析程序。1989 年，吉林工業(yè)大學(xué)的林逸利用 R-W 方法，建立了對(duì)車(chē)輛獨(dú)立懸架中的單橫臂及擺柱式懸架進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)分析的通用計(jì)算程序 [9]。1991 年，第二車(chē)輛制造廠的上宮文斌等人，采用自然坐標(biāo)的概念，利用虛功原理建立車(chē)輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法。北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)的周一鳴教授等研制了廣義機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件 GMCADS，用于分析平面和空間機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)性能。1992 年，清華大學(xué)的張海岑采用多剛體力學(xué)中的牛頓—?dú)W拉方法，建立了車(chē)輛列車(chē)七十四個(gè)自由度的非線性數(shù)學(xué)模型，其中包括多種輪胎模型、懸架系統(tǒng)模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型及帶有比例閥、防抱死裝置及考慮制動(dòng)熱衰退的制動(dòng)系統(tǒng)模型，深入研究了車(chē)輛列車(chē)操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)性。1994 年，清華大學(xué)的劉紅軍在管迪華教授指導(dǎo)下用虛擬剛體結(jié)構(gòu)法和彈性子結(jié)構(gòu)法把彈性問(wèn)題納入整車(chē)多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的分析中，對(duì)車(chē)輛擺振系統(tǒng)進(jìn)行了建模和計(jì)算。吉林工業(yè)大學(xué)的陳欣在博士論文中，著重研究了車(chē)輛懸架中的柔性體對(duì)懸架性能的影響。1997 年，清華大學(xué)的張今越采用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論方法，應(yīng)用機(jī)械系統(tǒng)分析軟件 ADAMS，進(jìn)行了車(chē)輛前后懸架系統(tǒng)和整車(chē)動(dòng)力學(xué)性能仿真及優(yōu)化研究，分析了車(chē)輛中柔性元素(橡膠減振元件)對(duì)動(dòng)力學(xué)性能的影響 [3]。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形學(xué)技術(shù)及計(jì)算方法的不斷提高，在機(jī)械系統(tǒng)仿真(MSS)領(lǐng)域，國(guó)外研制了很多基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論開(kāi)發(fā)的仿真分析軟件，如IMP、ADAMS、DAMN 等。所謂 MSS 技術(shù)，即把分散的零部件設(shè)計(jì)與分析技術(shù)結(jié)合在一起，以提供一個(gè)全面了解產(chǎn)品性能的方法，并通過(guò)仿真分析中的反饋信息指導(dǎo)設(shè)計(jì) [1]。其中由美國(guó)機(jī)械動(dòng)力公司(MeehniealDynamiCS·Inc)開(kāi)發(fā)的 ADAMS(Automatie Dynamie Analysis of Meehanieal System)最有代表性，它采用模擬樣機(jī)技術(shù)，將強(qiáng)大的大位移、非線性分析求解功能與使用方便的用戶界面相結(jié)合，并提供與其他 CAE 軟件如控制分析軟件 Matrixs、有限元分析軟件 ANSYS 等的集成模塊擴(kuò)展設(shè)計(jì)手段。ADAMS 是當(dāng)前求解機(jī)械系統(tǒng)空間位移運(yùn)動(dòng)力學(xué)的主要軟件，在汽車(chē)、航空等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用 [15]。最近兩年，國(guó)內(nèi)主要的汽車(chē)廠家：匯眾、北汽福田、天津汽車(chē)技術(shù)中心等單位已經(jīng)在其開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、改型等工作中使用 ADAMS。2000 年，北汽福田的許先鋒等工程師利用ADAMS 對(duì)某輕卡貨車(chē)進(jìn)行了汽車(chē)操縱穩(wěn)定性仿真分析 [18]，上海匯眾的周俊龍等利用ADAMScar 對(duì)某轎車(chē)的懸架進(jìn)行了仿真分析 [17]。參考文獻(xiàn)[1].張?jiān)浇?1997(5)多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件 ADAMS 理論及應(yīng)用研討.機(jī)械科學(xué)與技術(shù):753—758[2].M.米奇克著.汽車(chē)動(dòng)力學(xué).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1980[3].張?jiān)浇?多體動(dòng)力學(xué)在轎車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真及優(yōu)化研究中的應(yīng)用.博士學(xué)位論文(清華大學(xué)).1997[4].J.Ebernard，JE.Shannan.Simulation of Heavy Vehiele System Dynamies.SAE paper 90227[5].W.Kortum，W.Sehiehlen.General PurPose Vehiele System Dynamies Software Based on Multibody Formalisms.Vehiele System Dynamies.1985(14):35—38[6].D.Gunter.Modeling and Simulation of a 6x6 Military troop/cargoTransport Vehiele.SAE paper 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