轨道激励频率对转向架摇枕动应力的影响

采用C80B型敞车弹性体整车模型,以轨道垂向不平顺作为轮轨激扰进行车辆动力学仿真计算,在获得摇枕动态载荷与轨道垂向不平顺激励频率的对应关系的基础上,计算分析了轨道垂向不平顺激励频率对摇枕动应力的影响。研究结果表明,9.25~16.67 m之间的轨道波长对摇枕关键部位最大动应力的影响比较大。     

基于加速度变化率的轮胎等效侧偏刚度估计方法

等效侧偏刚度精确地反映了轮胎的侧偏特性,是汽车操纵稳定性研究中的重要参数。为此提出了基于加速度变化率的汽车轮胎等效侧偏刚度估计方法。采用三自由度汽车动力学模型,把前后轮侧向力的时间变化率表示为加速度变化率的函数。利用轮胎力学特性理论推导出瞬时等效侧偏刚度的估计公式,在汽车纵向加速度为稳态的条件下,利用轮胎侧向力的时间变化率和轮胎侧偏角的时间变化率来估算轮胎瞬时等效侧偏刚度。通过ADAMS软件的整车常半径转向虚拟试验对估计方法进行了验证。虚拟试验结果表明提出的方法具有较好的估计精度。     

气动肌肉驱动器的动态刚度和阻尼特性

该文提出采用等效刚度-阻尼的方法建立气动肌肉驱动器的刚度和阻尼模型,根据广义刚度描述方法和阻尼等效原理推导出了动态刚度和等效阻尼系数,并在建立理论模型的基础上研究了气动肌肉驱动器的动态刚度和阻尼特性.研究表明,所建立的等效刚度-阻尼模型能够更好地描述气动肌肉驱动器的机械特性,尤其对于气动肌肉驱动器的输出力控制要求比较高、在动态驱动和气压变化比较大的情况下,必须考虑气动肌肉的阻尼作用.从仿真结果可见,气动肌肉的腔内气压越高,变化越快,阻尼的作用就越明显.     

基于扩展卡尔曼滤波的车辆参数辨识

在车辆动力学控制中,动力学参数的准确性会严重影响车辆控制的安全性与稳定性,因此在对车辆进行动力学控制前必须对其动力学模型进行参数辨识。对车辆的纵向和侧向的动力学建模,考虑实际传感器的测量噪声与控制器计算频率,采用扩展卡尔曼滤波算法对纵向动力学参数整车质量和横向动力学参数前后轴等效侧偏刚度进行实时在线辨识。通过MATLAB/Simulink-Car Sim联合仿真分析验证了扩展卡尔曼滤波算法对于参数辨识的有效性,得到了车辆质量、车辆等效前后轴侧偏刚度的在线辨识结果,并基于NI实时平台验证了算法的实时性。     

液压系统弹簧刚度动态变化下的压力冲击余弦级数研究

分析了油液含气量和液压缸活塞位移对液压油的有效体积弹性模量和液压缸等效动态弹簧刚度的影响,利用余弦级数计算出压力冲击的作用时间,并利用AMESim仿真软件验证所求时间的准确性。在此基础上利用动量定理推导出了压力冲击的计算公式,并求出了压力冲击的数值大小。研究结果表明,液压缸的等效动态弹簧刚度和油液中的含气量是影响压力冲击数值大小的主因,因此在设计液压系统时,可以降低油液中的含气量,提高液压缸的等效动态弹簧刚度来确保系统的稳定。以国内某钢厂的全液压双边滚切剪作为实验对象,由于数据采集的时间间隔为0.5 s/次,在出现压力冲击的时候数值没采集到,但是通过现场油管爆裂来看是有冲击产生的。通过分析理论推导与所采集到的压力冲击的大小,得出误差在11.12%左右,验证了理论推导的正确性。     

NN型摆线钢球传动啮合刚度与扭振特性分析

基于赫兹理论,建立了摆线钢球传动啮合刚度模型,并对啮合刚度进行无量纲化。分析了结构参数对啮合刚度的影响规律,并利用摆线钢球啮合副的啮合刚度推导出行星传动部分的等效扭转刚度计算公式。在综合考虑输入轴刚度、输出轴刚度及行星传动部分的等效扭转刚度基础上,建立了NN型二级摆线钢球传动的4自由度扭转振动模型,并进行了实例计算。     

新型爪盘空心轴联轴器刚度特性分析

提出了一种纵向耦合独立车轮100%低地板车辆转向架总体方案;考虑到独立车轮与构架间的运动关系,为满足驱动制动单元实现架悬布置,设计了一种新型爪盘空心轴联轴器。推导出爪盘空心轴联轴器组合刚度的计算公式,通过有限元仿真验证了公式的正确性,同时对转向架一系悬挂及空心轴联轴器的刚度进行对比分析。研究结果表明,爪盘空心轴联轴器具有足够的扭转刚度,能可靠、稳定地传递驱动、制动转矩;爪盘空心轴联轴器轴向运动、径向运动和偏转运动约束小,可以满足弹性车轮与驱动制动单元之间的运动补偿量要求。     

飞行器对接框接触界面的等效模型及刚度特性

针对空间飞行器对接框结构工作时拉压载荷特点,采用周向双弹簧等效接触模型进行对接框接触界面刚度等效,建立对接框结构在压力载荷和弯矩载荷作用下结构的接触界面刚度计算解析模型。基于弹性力学和Hertz及分形理论分别推导了对接框锁钩与接触面等效弹簧刚度,研究了变载荷作用下对接框接触界面刚度的变化特性,并利用对接试验平台对刚度模型进行了验证。结果表明:对接框在受压力载荷时刚度随载荷非连续增加,在载荷与预紧力相等时接触界面刚度发生突变;弯矩载荷时刚度随载荷的增加而接近于线性增大。该结果可为空间飞行器动力学特性分析中接触界面刚度等效提供参考。     

周期性弧形凸起凹凸板等效刚度的研究

根据构造正交各向异性周期性凸起结构凹凸板,研究了弧形凸起凹凸板的等效刚度。利用经典弹性薄板理论和板结构在宏观上周期性均匀化分布特性,推导出弧形凸起凹凸板等效刚度的解析公式。通过有限元数值分析模拟出集中载荷下四边简支弧形凸起凹凸板的数值结果,再与解析方法所求的计算结果对比,验证了等效刚度的合理性和精确性。然后利用本文解析方法计算出四边简支下弧形凸起凹凸板的固有频率,计算结果与有限元模拟结果一致,再次验证了刚度等效解析方法的正确性。提出的新方法能够较精确的计算出此类周期性凸起结构板的等效刚度,并具有直观简洁的优点,可以根据典型单元的几何参数直接计算,提高了求解效率。研究结果对其他类型周期性凸起凹凸板的静动力学进一步研究以及实际工程应用奠定了基础。     

RV减速器中针摆传动等效扭转啮合刚度分析

针对RV减速器中的针摆传动,建立了一种考虑摆线轮齿廓曲率半径变化的等效扭转啮合刚度计算模型,分析了输入力矩的变化对针摆传动等效扭转啮合刚度的影响。基于Hertz公式,推导了RV减速器中摆线轮与单个针齿啮合刚度随啮合点位置变化的函数关系式,利用摆线针轮传动模型计算实际参与啮合的齿数,进而建立针摆传动等效扭转啮合刚度模型。通过MATLAB软件对模型进行数值仿真,分析了3种不同输入力矩条件下等效扭转刚度曲线的变化规律,分析结果对RV减速器动力学模型研究有一定的理论和工程价值。     

具有不对称弹性梁的梳状微加速度计的结构变形分析

通常情况,梳状微加速度计具有对称结构.但是加工工艺的缺陷可能导致梳状微加速度计的弹性梁不对称,引起结构发生扭转运动.对于双端固定梁式结构,分析了弹性梁的不对称性对结构等效刚度的影响.在假设弹性梁长度相等,但弯曲刚度不相等的前提下,推导出了结构的等效刚度计算公式,并将其推广到任意不对称情况.最后用有限元仿真实例验证了理论...     

导轨滑块结合部的非线性刚度等效建模研究

基于弹性力学及其赫兹接触理论,以导轨滑块结合部为研究对象,在分析计算预紧情况下结合部刚度特性的基础上分别采用含滚珠的结合部有限元模型与非线性等效弹簧有限元模型仿真计算.分析结果表明:采用含滚珠的结合部有限元模型分析得到的刚度特性曲线与理论计算非常吻合;采用非线性等效弹簧有限元模型得到的刚度特性曲线与含滚珠结合部模型计算结果的最大误差约为8％,且应力云图分布也基本吻合,从而验证了该非线性等效弹簧简化模型的可行性与有效性.     

基于螺旋理论的5自由度锤铆机器人刚度特性分析

为满足大型航空薄壁曲面工件的加工需求,设计了一种5自由度锤铆机器人.针对该机器人的特点,结合李群李代数及螺旋理论,建立并求解了其运动学模型;利用指数积公式推导出该机器人的雅可比矩阵,并使用刚度映射理论,求解出该机器人的刚度矩阵;运用有限元和Matlab仿真软件,对一般位姿与极限位姿下的末端变形量进行仿真验证,给出了该机...     

手风琴式蜂窝材料等效弯曲和扭转刚度分析

手风琴式蜂窝材料因其零泊松比和大应变特性,日益受到航空界的关注。将手风琴蜂窝材料等效为均质正交各向异性薄板,提出了基于能量等效原理的手风琴蜂窝材料等效弯曲刚度和等效扭转刚度的理论分析方法,得到了等效刚度系数的解析表达式,并分析了其对胞元结构参数的敏感性。建立了手风琴蜂窝板的参数化模型,并运用数值仿真反演技术,得到了手风琴蜂窝材料的等效刚度系数。通过对比等效刚度系数的理论解与反演解,表明了该理论分析方法的可行性和正确性。     

索杆铰接式伸展臂动力学建模与分析

针对索杆铰接式伸展臂的结构特点,提出基于能量互等原理的伸展臂连续梁等效动力学模型的建模方法.推导出伸展臂桁架单元的应变能与动能关于节点位移、几何结构参数及材料参数的表达形式.基于伸展臂桁架与连续梁等效模型两者之间应变能、动能分别相等原理,建立伸展臂桁架结构与连续梁等效模型之间的几何结构参数与材料参数的联系式,推导出伸展臂连续梁等效模型的等效刚度矩阵和质量矩阵.运用提出的索杆铰接式伸展臂连续梁等效模型化方法计算出伸展臂原理样机的等效刚度和质量参数.分别运用连续梁等效模型和有限元模型对伸展臂的动力学特性进行分析,通过理论计算和仿真分析得到伸展臂前8阶固有频率.通过有限元仿真结果与伸展臂等效模型计算结果对比分析,验证伸展臂连续梁等效模型的正确性.通过对不同长度伸展臂各阶固有频率的对比,得出伸展臂连续梁等效模型对于分析大型索杆铰接式伸展臂动力学特性具有较高的精度.     

2RPU/UPR+RP五自由度混联机器人静刚度分析

为快速建立基于三自由度并联机构2RPU/UPR构造出的五自由度混联机器人的解析刚度模型,首先对混联机器人的结构进行了描述;然后基于串联和并联结构独立求解思想,建立了混联机器人的位置反解模型;再对混联机器人的结构进行简化处理,分别求解并联部分与串联部分两子系统的静刚度模型,从构造系统的力旋量系和弹性变形协调条件入手,简单且快速地建立了混联机器人的整体刚度模型;最后构造混联机器人的等效三维模型,运用有限元和MATLAB软件,对典型位姿下混联机器人受外力/力矩产生的微位移进行仿真验证,并给出了整机静刚度在任务空间中随位形变化分布图。通过仿真与理论计算的对比分析,验证了该混联机器人理论刚度模型的正确性。     

渐变刚度钢板弹簧的模拟仿真

应用离散梁原理，在ADAMS／Car模式下建立了钢板弹簧的仿真模型；并用共同曲率法推导出渐变刚度钢板弹箦的刚度计算公式。最后对某一钢板弹簧进行建模仿真，仿真结果与理论计算和试验结果进行了对比分析，证明该建模方法的可行性，为汽车悬架、整车的进一步仿真分析奠定了基础。     

基于ANSYS的转K2转向架摇枕结构分析

以转K2转向架摇枕为例,通过有限元分析软件ANSYS,建立转向架摇枕模型,并进行计算分析,校验其强度和刚度是否满足性能指标的要求.发现转K2转向架摇枕在车辆运行中存在的危险点和危险截面,判断出转K2转向架摇枕在车辆运行中可能出现的破坏部位,从而为改进该转向架摇枕的结构设计提供参考.     

基于绳驱并联机器人系统刚度的力/位混合控制

对8绳6自由度绳驱并联机器人进行支撑刚度分析，基于刚度模型进行了力/位混合控制研究。首先，对绳驱并联机器人进行系统描述；接着，根据矢量封闭原理进行运动学分析，并对动平台进行受力分析，推导出静力平衡方程；然后，在操作空间通过刚度矩阵建立负载变化与位姿变化之间的关系，推导出支撑刚度的解析表达式，进而分析了影响支撑刚度的因素。另外，考虑系统刚度、动平台位姿精度和力控制稳定性等因素，综合出力/位混合控制器。仿真结果表明，在系统刚度基础上提出的力/位混合控制策略有效降低了动平台的位姿误差。最后，通过实验验证了刚度模型与力/位混合控制策略的准确性和有效性。     

碟形金属波纹管的轴向刚度研究

采用有限元软件ANSYS对碟形金属波纹管的轴向刚度进行了非线性分析，并进行了轴向刚度试验，将试验结果、有限元分析结果与曲梁简化模型推导出的刚度计算公式，以及原有焊接波纹管的刚度计算公式进行了对比，结合U形波纹管轴向刚度的计算结果，验证了有限元和曲梁简化公式的正确性，具有一定的工程应用价值。