基于比利时路的某牵引车车架疲劳分析

为分析某牵引车在比利时路上的车架疲劳,建立该牵引车整车多体动力学模型。将试验测得的车轮六分力加载到模型中进行仿真分析,并与试验结果对比,验证模型的可信性。提取多体动力学仿真结果中的车架载荷历程,基于模态应力恢复理论对车架进行疲劳分析,预测车架疲劳寿命。仿真结果表明该分析方法可作为车架疲劳分析的有效手段。     

基于参数化设计的驱动桥壳有限元分析系统设计

一、前言 驱动桥壳是安装主减速器、差速器、半轴、轮毂和悬架的基础件,主要作用是支承并保护主减速器、差速器和半轴等零部件.它和从动桥一起承受汽车质量,使左、右驱动车轮的轴相对位置固定,汽车行驶时,承受驱动轮传来的各种反力、作用力和力矩,并通过悬架传给车架.桥壳可被视为一空心横梁,两端经轮毂轴承支承于车轮上,在钢板弹簧座处桥壳承受汽车弹簧上的载荷,而沿左右轮胎的中心线,地面给轮胎以反力(双轮胎时则沿双胎中心),桥壳则承受此力与车轮重力之差值.     

滚动轴承的刚度分析方法与试验测定

本文基于Hertz接触理论建立轴承零件模型,在分析轴承零件受力的基础上,给出了轴承内部零件相互作用的具体表达式,分析了轴承载荷(轴向、径向、力矩载荷)对轴承接触应力和接触变形的影响,获得了滚动轴承整体五自由度刚度矩阵的表达形式.在滚动轴承加载试验台上,通过测量不同载荷作用下轴承的轴向位移与径向位移,获得了轴承的刚度特性,与轴承刚度理论计算结果对比,验证模型正确性.     

基于Matlab的自行火炮液压管件应力分析

液压管件作为某型自行火炮液压系统的一类重要元件,其机械性能在很大程度上影响整个液压系统的工作寿命.采用建模和仿真技术研究其应力分布,提出依据广义胡克定律建立液压管件在高强度载荷作用下的力学模型的方法,利用Matlab进行仿真分析,结合仿真结果对液压管件径向及切向应力的分布规律进行了探讨,对于液压管件的疲劳分析以及力学性能研究具有一定的参考价值.     

基于地面力学的月球车爬坡轮—地相互作用模型

月球车爬坡地面力学模型在月球车的设计、越障性能评价、控制和仿真等方面具有极其重要作用．利 用月球车轮地相互作用测试系统进行车轮爬坡性能实验,结合实验数据在传统车轮—土壤相互作用应力分布模型之 上推导出爬坡轮—地相互作用模型,同时考虑爬坡角度对浅层月壤应力分布的影响,提出了随滑转率变化的沉陷 因数经验公式,来反映月壤压实、刮带、侧向流动等引起的滑转沉陷．通过对应力分布公式进行积分转化得到集中 力／力矩计算模型,利用ADAMS 二次开发的柔性爬坡仿真环境并结合实验数据进行模型验证．在斜坡角度为16±, 载荷为100 N,当滑转率从0 增加到0.6 时,将模型的车轮斜坡法向载荷、挂钩牵引力和驱动力矩的计算值与实验数 据相对比,结果相对误差不超过10%,因而该爬坡模型可以有效地用于月球车轮地相互作用的力学计算．     

轮辋与轮辐间焊缝参数对钢制车轮弯曲应力影响的仿真分析

为考察轮辋与轮辐间焊缝对钢制车轮强度的影响,建立包括该焊缝在内的钢制车轮的有限元模型,分析在弯曲载荷作用下,钢制车轮轮辋与轮辐间的焊脚高度、焊缝截面形状以及焊缝布置位置对车轮应力的影响.仿真结果表明:对于该钢制车轮,轮辋与轮辐间焊脚高度可以由目前的3.5 mm减至2.5 mm,这为焊接工艺参数的调整提供一定参考;焊缝截面边界为直边时焊缝处应力较小;当每段焊缝的一半对着通风孔时焊接区域应力较小.该仿真分析可用于钢制车轮轮辋与轮辐间焊缝结构的优化,并为钢制车轮在弯曲载荷作用下的疲劳寿命估算提供更准确的应力计算结果.     

轮辋与轮辐间焊缝参数对钢制车轮弯曲应力影响的仿真分析

为考察轮辋与轮辐间焊缝对钢制车轮强度的影响,建立包括该焊缝在内的钢制车轮的有限元模型,分析在弯曲载荷作用下,钢制车轮轮辋与轮辐间的焊脚高度、焊缝截面形状以及焊缝布置位置对车轮应力的影响．仿真结果表明：对于该钢制车轮,轮辋与轮辐间焊脚高度可以由目前的3.5mm减至2.5mm,这为焊接工艺参数的调整提供一定参考;焊缝截面边界为直边时焊缝处应力较小;当每段焊缝的一半对着通风孔时焊接区域应力较小．该仿真分析可用于钢制车轮轮辋与轮辐间焊缝结构的优化,并为钢制车轮在弯曲载荷作用下的疲劳寿命估算提供更准确的应力计算结果．     

空间站载荷转移机构机器人的力加载控制方法

针对机器人在空间站载荷转移机构力加载过程中,由于展开完成后的载荷转移机构在力的方向上发生变形,导致机器人力控制系统难以保持稳定、加载精度不足或调节时间过长的问题,提出了自适应调整导纳控制器参数的策略．首先,根据导纳控制理论建立力与位移的关系,初步提出了基于直角坐标系的力跟随/力加载控制器;然后,根据加载实验数据,采用最小二乘法对载荷转移机构模型进行参数辨识,建立机器人特定工作空间的力与位置关系;最后,通过自适应调整导纳控制器参数使机器人动力学模型与载荷转移机构的动力学模型近似匹配,实现机器人对展开完成后的载荷转移机构末端的空间力实时加载．实验得出机器人对载荷转移机构位置跟随偏差不超过0.1 mm,加载力误差不超过1%．仿真结果表明,该机器人满足精度要求,为载荷转移机构提供了较为真实的等效空间载荷．     

长玻纤增强热塑性复合材料车轮径向载荷下的强度仿真

为提高复合材料车轮仿真的准确性,采用高性能长玻纤增强热塑性复合材料作为车轮材料,探索在考虑材料各向异性的情况下联合使用Moldflow,Digimat和Abaqus对车轮强度进行仿真的方法,并针对具体车轮采用该方法按照国家标准进行径向载荷下的强度仿真与分析.研究结果表明：复合材料各向异性特性对车轮应力、应变的分布及最大值均有较大影响;在同一位置是否考虑材料各向异性影响得到的应力值最大相差达314%.该方法可提高长玻纤增强复合材料车轮强度仿真计算结果准确性,可为车轮的进一步轻量化提供参考.     

汽车横摆的动态模型

建立横摆动态模型是汽车横摆稳定控制的基础．本文根据汽车横摆稳定控制的特点,综合车身横摆动态,车轮动态和轮胎的非线性特性,建立了非线性离散横摆动态模型,其中轮胎摩擦力为时变参数．为了估计本模型中的时变参数,本文进而设计了离散滑模估计器估计轮胎摩擦力．最后,在一个高精度的汽车动力学仿真环境中,证实了本估计方法可有效地估计车轮摩擦力,所建立模型较为准确地反映汽车横摆动态．     

轮胎机械特性虚拟试验场

轮胎对汽车性能具有十分重要的影响,因此对其进行机械特性试验是十分必要的.而传统的在室外进行的轮胎试验总有不少干扰,在室内进行试验又会受到实验室条件的限制.为了克服传统试验的不足,将虚拟试验场技术与有限元和动力学方法相结合,以P215/70R15轮胎有限元模型为对象,设计了轮胎径向刚度、外倾刚度和侧偏刚度虚拟试验场,分析了轮胎径向刚度、外倾刚度、侧偏刚度与胎压、径向载荷、车速等因素的关系,与实际比较符合,证明了轮胎机械特性虚拟试验场建立的可行性,为轮胎机械特性试验提供了一种新的有效的方法.     

Variable Structure Control of a Differentially Steered Wheeled Mobile Robot

This paper discusses dynamic modeling and robust control of a differentially steered mobile robot subject to wheel slip and external loads. Consideration of wheel slip and external loads is crucial for high load and/or high speed applications because they act as disturbances to the system. Furthermore, a tire model that adequately accounts for the tire/ground interaction is essential and Dugoff's pneumatic tire friction model is utilized herein in deriving the dynamic equations of motion of the mobile robot. It is shown that the dynamic equations satisfy the matching condition, and the variable structure control method is employed to design a tracking controller of the mobile robot. Numerical simulation shows the promise of the developed control algorithm.     

Simulation of steady-state rolling non-pneumatic mechanical elastic wheel using finite element method

A three-dimensional (3D) nonlinear finite element (FE) model was established for the numerical investigation of a novel non-pneumatic mechanical elastic wheel (MEW) under the steady-state rolling conditions. The reliability and accuracy of this FE model of an MEW were validated through a comparison of the numerical simulation and experimentally measured data with regard to the radial stiffness, footprint and longitudinal slipping characteristics. The validated FE model was applied to study the dynamic characteristics of the MEW under various steady-state rolling conditions using steady-state transport technology in Abaqus/Standard. The contact pressure and friction stress distribution of an MEW were studied in detail. In addition, the stress states of the key components of an MEW, such as the elastic ring and hinge group, were also analysed based on the simulation results. The main innovation of this work is the application of steady-state transport technology to a parametric analysis of the steady-state rolling of a non-pneumatic tire, the simulation results of which can provide guidance for an optimization of an MEW and other non-pneumatic tire structures.     

高速转向工况下的无人驾驶车辆路径跟踪

为提高无人驾驶车辆在高速转向工况下的路径跟踪精度与行驶稳定性,基于三自由度单轨车辆模型与模型预测控制理论,分析前轮转角约束对车辆跟踪精度与行驶稳定性的影响,提出一种自适应于侧向附着力的路径跟踪控制方法。以Pacejka’89魔术公式轮胎模型为基础,分析轮胎纵向受力,以此推算轮胎的侧向附着力,从而建立前轮转角约束随车辆状态不断改变的自适应策略。为验证该控制器的控制效果,搭建了CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真平台进行仿真实验。结果表明,在保证车辆跟踪精度的前提下,该控制器具有更好的行驶稳定性。     

基于Matlab/Simulink的汽车ABS系统的建模与仿真

以单轮车辆为研究对象,在Matlab/Simulink的环境下建立整车数学模型、双线性轮胎模型、液压制动系统模型和滑移率计算模型,设计PID控制器,对所建立的汽车ABS数学模型进行仿真研究,得出仿真曲线,并将仿真结果与无ABS作用时的制动结果进行对比.结果表明,建立的ABS数学模型可靠,能达到较为理想的制动效果.     

基于动力学模型的汽车制动稳定性虚拟展示

现有3D引擎的物理模型不能真实反映车辆制动时的运动状态。为此,提出一种汽车制动稳定性虚拟展示系统。建立汽车动力学模型,包括四轮车辆模型和车轮轮胎模型,利用上层仿真软件对动力学模型进行运算和虚拟场景渲染,给出车轮状态和虚拟仪表的展现方法,并基于3D引擎设计虚拟展现系统。实验结果表明,该系统能同时观测整车及车轮的运行状态,实时再现制动过程中车轮抱死、车身横摆侧滑的行为,其动力学模型能够满足虚拟展现对画面渲染的实时性、连续性要求。     

Vehicle Dynamics Modeling and Electronic Stability Program/ Active Front Steering Sliding Mode Integrated Control

Chassis integrated control can significantly improve vehicle handling stability and comfort. Because of the complexity of the problem, it has attracted significant research attention. We built a vehicle nonlinear dynamic model with multi‐degree freedom, including body movement, wheel movement, and electronically controlled hydraulic power steering system. We compared the magic formula tire model, Dugoff tire model, brush tire model, and LuGre dynamic friction tire model and steady model. The precision of the model was verified by a comparison between simulation results and the real vehicle test results. Then, based on the vehicle dynamics model, an AFS (active front steering) controller was designed based on sliding mode variable structure control, and an AFS and ESP (electronic stability program) integrated coordination controller was proposed. Finally, based on the nonlinear tire model and multi‐DOF (degree of freedom) vehicle model, sinusoidal and step steering angle input simulation analysis was proposed on different road friction coefficients. The results show that the vehicle has better response characteristics with coordinated control strategy when compared with AFS and ESP only control. The evidence suggests that the proposed integrated control system in this paper can improve vehicle stability and safety.     

Study for the endurance of radial truck tires with finite element modeling

The paper describes the intention of the authors to determine whether it is possible to predict the endurance of radial truck tires using finite element modeling. Two approaches are used. One is a stress analysis parameter approach. According to the approach, by studying the effect of tire structure parameters (for example, belt structure parameters, bead structure parameters, etc.) on stress analysis parameters in critical regions of radial truck tires, the screening of the tire structure parameters is carried out. As an example, the predictability of the relative belt edge endurance in a radial truck tire is undertaken. The other is a fracture mechanics approach. Emphasis is here placed on the non-symmetric propagation model of the interfacial delamination crack in complex composite material structures. The finite element modeling techniques used in the paper is also briefly introduced.