加速加载试验车的设计与仿真

• 作 者: 尹明路
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 加速加载试验车 结构分析 车辆振动性能 弹簧优化设计

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。