摘 要

本文主要是对100t液压支架搬运车的悬架系统进行有限元分析以及优化设计。首先研究了国内外支架搬运车的研究现状，说明了各类支架搬运车在实际使用中所遇到的问题，结合国内外研究背景，了解了国内外支架搬运车的研究现状，为本次CAE分析和优化设计指明了方向。

本文所研究的是100t液压支架搬运车悬架系统的CAE分析和优化设计。我们只研究该搬运车车厢部分。该车共有8个车轮，分别配备8个独立悬架。与一般矿用车一样采用了承载能力较强油气悬架系统。本文简单说明了油气悬架系统的结构和简单的工作原理，并且在原理的基础上分析油气悬架动力学特性和强度刚度特性。最后利用仿真所得到的的数据对悬架系统进行优化设计。

首先建立悬架系统的动力学模型，将CATIA中建立的油气悬架模型导入ADAMS中，然后加上各种约束和力后模拟路面行驶在轮毂部分加上位移。对悬架系统模型上销、下销以及减震处销这三个核心点的受力以及上销的加速度进行仿真。分析其结构特性对悬架系统的动力学特性的影响。

动力学仿真完成后，利用Hypermesh画网格，对悬架系统进行刚度和强度分析，提供了优化所需的参数。

本文对100t液压支架搬运车悬架系统进行了动力学分析以及强度刚度分析，研究了其结构特性对悬架系统性能的影响，通过优化使系统满足实际要求，增强其耐磨损度和使用寿命。提高了自己对工程车辆悬架系统在实际使用中的认识。

关键词：支架搬运车，油气悬架，动力学分析，强度和刚度，优化设计

Abstract

This paper is mainly about the finite element analysis and optimization design of the suspension system of 100t hydraulic support van. Firstly, the research status of support van at home and abroad is studied, and the problems encountered in practical use are explained, combined with domestic and foreign research background, the research status of support van at home and abroad is understood, which indicates the direction of CAE analysis and optimization design.

The CAE analysis and optimization design of suspension system of 100t hydraulic powered support vehicle are studied in this paper. We only study the part of the van. The car has a total of eight wheels, equipped with eight independent suspension. As with the general mine vehicle use the bearing capacity strong oil and gas suspension system. This paper briefly describes the structure and simple working principle of hydro-pneumatic suspension system, and analyzes the dynamic characteristics and strength stiffness characteristics of hydro-pneumatic suspension on the basis of principle. Finally, the suspension system is optimized by the data obtained from the simulation.

Firstly, the dynamic model of the suspension system is established. The oil and gas suspension model established in CATIA is introduced into ADAMS, and then various constraints and forces are used to simulate the displacement of the road surface. The stress of the three core points and the acceleration of the upper pin are simulated on the suspension system, the lower pin and the cushioning system. And the influence of its structural characteristics on the dynamic characteristics of the suspension system was analyzed.

After the simulation is complete, the stiffness and strength of the suspension system are analyzed by using the Hypermesh grid, which provides the parameters needed for optimization.

This paper carries on the dynamic analysis and strength stiffness analysis of the suspension system of 100t hydraulic support van, studies the effect of its structural characteristics on the suspension system performance, and through optimization to make the system meet the actual requirements, enhance its wear and service life. Improve the understanding of the engineering vehicle suspension system in actual use.

Key Words：Stent cart，Oil and gas suspension,kinetics analysis,Strength and stiffness,Optimized design

目录

第一章绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究意义 2

1.4研究的主要内容 2

第二章悬架系统模型的建立和动力学仿真 3

2.1概述 3

2.2ADAMS软件介绍 3

2.3油气悬架的原理 4

2.4油气悬架模型的建立 4

2.5悬架系统动力学仿真 5

2.6架系统动力学仿真的结果 7

2.7本章小结 15

第三章悬架系统刚度以及强度仿真 15

3.1HyperMesh软件介绍 15

3.2HyperMesh导入模型 15

3.3HyperMesh模型处理（几何清理） 16

3.4Hypermesh画网格 18

3.5定义材料属性与赋予材料 19

3.6施加边界条件 20

3.7添加约束和载荷 21

3.8建立工况 23

3.9求解 23

3.10桥壳支臂刚度和强度分析 25

3.11本章小结 27

第四章优化设计 27

4.1优化设计 27

4.2优化后支柱刚度和强度分析 29

4.3本章小结 29

结 论 30

参考文献 31

致谢 32

第一章 绪论

1.1研究背景

改革开放以来我国经济飞速发展，特别是矿业等重工业上。根据相关资料显示2001年全国矿石采掘量为46.24亿吨，随着经济的发展对矿石的需求量日益增加，到2010年增加到85.87亿吨，增加了近一倍之多。2011年全国规模以上的企业达1.68万个产值5.86亿元，占整个工业总产值的6.94%^[1]。因此随着产业的迅速扩大，矿业生产设备的质量和体积也越来越大，支架搬运车也随着迅速发展。

随着矿业开采速度的加快，采矿设备的搬运频率也越来越高。在我国矿业发展日新月异的情况下，采掘设备搬运速度低导致了煤矿企业生产效率低，严重制约了生产力的发展。此外，因为工作环境比较恶劣，对支架搬运车的要求也越来越高，从起初的2000t逐渐发展到上万吨^[2]。起初，我国是没有支架搬运车的，国内大多数煤炭企业所用支架搬运车完全依赖于国外进口^[3]，但是需要支付巨额费用，而且因为缺少相关的技术人才，维修也很不方便，直接影响到企业生产效益。

所以2000年左右国内开始研发自主品牌的支架搬运车。比如衮州矿业公司在2000年研发出了胶轮的搬运车，而煤炭科学总院也积极参与到研发中去，先后研发出多种无轨辅助运输车，并且在2005年研发出了框架式支架搬运车，大大降低了成本。但是由于起步时间较晚，搬运车的核心部件仍然依赖于国外进口，这也是目前国内支架搬运车急需解决的问题^[4]。