WC5型自卸式车辆(以下称WC5)是一种用于煤矿井下运输煤炭和材料的一种自卸车辆,该车由前后两部分车体铰接在一起,因此它属于铰接式转向车辆。煤矿井下巷道窄,转弯多且抹角小,WC5工作时需要频繁转向,因此,为了保证车辆能顺利的转弯,并且转弯阻力小,需要优化WC5的转向性能。影响WC5转向性能的结构参数包括前后车体质心的位置、整车铰接中心到前后车轴的距离、液压油缸铰接点到整车铰接中心的距离、液压油缸铰接点到整车对称轴的距离、轮距等;运动参数主要包括转向阻力矩和液压油缸的输出力矩等。本课题围绕WC5转向系统,做了以下研究:1、WC5铰接式转向系统数学模型的建立。依据对其的理论研究,本课题建立了以WC5车轮轮距、车轮轴线至铰接点的距离、前车体油缸铰接点到车体对称轴的垂直距离、整车铰接点到前车体油缸铰接点的垂直距离、后车体油缸铰接点到车体对称轴的垂直距离、整车铰接点到后车体油缸铰接点的垂直距离为目标参数,以WC5转向阻力矩最小、转向油缸输出力矩最大和最小转向半径为优化目标的目标函数。2、使用MATLAB软件对上述目标函数进行优化计算。明确遗传算法的优化设计原理后,利用上述目标函数,编写代码,在matlab遗传算法工具箱中运行优化计算,得到最优目标函数值和最优目标参数,并通过大量图表数据说明优化结果的正确性。3、建立了wc5优化前后的三维结构模型。按照委托企业所给定的结构尺寸,运用pro/engineer软件对优化前wc5零部件建立简化模型,并对零件模型进行装配生成wc5优化前整车简化结构模型;按照matlab软件优化数据,按同样步骤建立wc5优化后整车简化模型。最后对建立好的模型进行干涉检验。4、对wc5优化前后结构模型原地转向仿真的参数进行对比。运用多体动力学仿真分析软件adams对优化前后结构模型原地转向进行仿真,并且对各轮胎所受力矩和左右转向油缸输出力矩进行分析来验证优化设计的正确性。5、对wc5优化前后结构模型运动转向仿真的参数进行对比。运用adams对优化前后模型进行运动转向仿真,并对前后车体左右铰接点受力、左右油缸前后铰接点所受力矩和转向半径进行分析来验证优化设计的正确性。在本课题的研究中,使用了一种较为新颖的优化设计方法—遗传算法,还使用虚拟样机软件对wc5进行多体动力学仿真分析。本课题不仅给wc5的优化设计提供理论支持,更是给铰接式转向车辆的优化设计寻到了一个新的方向。运用本文所用的优化设计思想,不仅能够提高车辆设计精度,还能够提高铰接式车辆的工作效率。本课题所使用的遗传算法优化方法和虚拟样机仿真分析方法,能够弥补传统优化设计时开发周期长和开发费用高等缺点。