随着国民经济的发展,矿用自卸车越来越广泛地应用于大型露天矿山中,但矿用自卸车工作环境恶劣、载重量大,行驶平顺性和操纵稳定性差。悬架传递着车架与车轮之间的一切力和力矩,直接影响车辆的平顺性和操纵稳定性,因此对矿用自卸车悬架系统进行新结构设计,具有重要的经济效益和工程应用价值。悬架系统一般由导向机构、弹性元件和减振器组成,悬架系统的性能可以通过导向机构的运动学特性和弹性元件、减振器的动力学特性来评价。矿用自卸车行驶道路恶劣,产生车辆跑偏、轮胎异常磨损等运动学问题,因此需要对决定运动学性能的导向机构进行设计。矿用自卸车上广泛使用集弹性元件和减振器于一体的油气弹簧,但目前对油气弹簧内部气液接触的相互作用研究较少,难以准确描述油气弹簧的力学特性,本文利用气液两相流模型,对油气弹簧内部流场进行了数值计算,并从矿用自卸车平顺性出发,设计了油气弹簧的阀系结构。本文主要研究内容包括:1、论述了悬架运动学特性,对原有导向机构进行分析研究,得出造成矿用自卸车跑偏、轮胎磨损以及A型架开裂的原因,并设计得到了满足悬架运动学要求的双横臂式悬架,为后续油气弹簧结构设计提供了系统基础。2、建立了考虑高压高阻的油气弹簧半经验公式。矿用自卸车载重大,油气弹簧中油气接触且压强可达几十兆帕,考虑气体溶解的同时,利用实际气体状态方程进行非线性弹性力半经验公式建模;油气弹簧流道复杂,建立了考虑起始段阻力和局部阻力的非线性阻尼力半经验公式;并通过试验验证了半经验公式的准确性,为后续油气弹簧力学特性的分析优化奠定了理论基础。3、研究优化得出基于平顺性的油气弹簧非线性力学特性。根据矿用自卸车空满载载荷变化大的特点,以偏频一致为要求,设计出跟随载荷变化的非线性刚度特性;再以偏频值和压缩与拉伸阶段的阻尼力多项式系数为优化变量,对整车平顺性进行优化,得出基于整车平顺性的非线性力学特性,为油气弹簧内部结构设计提供依据。4、为了使油气弹簧与矿用自卸车良好匹配,充分发挥非线性力学特性,需要对油气弹簧阀系结构进行设计。利用Fluent流场分析软件,通过两相流、动网格、UDF的运用对油气弹簧拉伸、压缩行程进行流场动力学数值计算,以基于平顺性的非线性力学特性为基准,对油气弹簧阀系结构进行设计。