基于ADAMS铰接式车辆转向行驶轨迹分析

针对铰接式车辆的铰接式转向系统长时间工作导致零件之间配合宽松,而在行驶过程中存在着"振摆现象",对车辆转向行驶轨迹进行分析。对车辆转向行驶过程的轨迹进行数学建模,以行驶的速度为输入量,转向角度为变化量,得到其在不同工况下的行驶轨迹的数学方程,方程中加入了由差速器等对速度造成的影响。基于ADAMS对铰接式车辆的行驶轨迹进行虚拟样机模拟仿真分析,建立了模拟路面模型以及轮胎模型。通过分析可知:车辆的安全转向行驶速度范围在(3-6)m/s,在这个速度范围内,车辆转向行驶的安全性更高,稳定性良好;仿真轨迹曲线和实际工况下轨迹吻合度相对较高,仿真结果可以作为设计参考。     

履带底盘转向解析

综合考虑履带接地长度、轨距、履带宽度以及2条履带的行进速度等诸多影响履带底盘的转向因素,建立了一套履带底盘转向数学模型.该模型无需引入传统的阻力矩系数,立足于履带底盘转向能量消耗引出与转向形式密切相关的阻力矩概念,并且从力矩平衡出发给出了履带底盘转向的必要条件.用此模型编制计算机程序,以SLWY-60型水陆两用挖掘机为例进行分析,输出的转向阻力矩数值与实地检测结果相当吻合.此外,以上述挖掘机为基础设定可调整的履带宽度和转向方式可调整的虚拟履带底盘,分别进行了相关数值计算,并得出指导性结论.     

内摩擦时具有较大偏心的车辆转向阻力研究

研究履带车辆转向行驶时行驶阻力以经验系数简化处理、转向阻力以均布接地压力为前提的计算结果与实际情况存在一定差别．在详细分析履带车辆底盘系统内部摩擦环节的基础上,建立了内部摩擦阻力计算模型．将纵向偏心距引入直线行驶阻力和转向阻力矩计算模型,并对其影响进行分析．最后建立履带车辆总阻力计算方法,并分析了不同土壤和纵向偏心距对各个阻力的影响．结果表明,较松软的土壤,其内外部阻力都较大;纵向偏心距的增大对直线行驶阻力和转向阻力矩产生相反的效果;内部阻力随着总阻力的增大而增大．     

汽车附加转向角实时观测分析与建模试验

目前对汽车附加转向角的研究主要基于观测的侧向加速度信息对其进行估计,观测精度在极限工况下不能满足汽车稳定性实时控制需要。因此,采用试验分析和建模的方法展开研究,首先基于ADAMS/Car软件建立某乘用车多体动力学整车模型,通过实车稳态回转试验数据验证了模型的精确性。基于该平台量化分析不同工况下附加转向角的影响因素。采用ε-SVR算法建立附加转向角预测模型,输入矢量主要为稳定性控制系统(Stability control system,ESC)配置传感器信息,采用典型蛇形试验和FMVSS 126试验数据分别对模型进行学习和泛化性能测试。测试结果表明,汽车侧向加速度是影响汽车附加转向角最主要因素(数量级达1°),其次是汽车纵向加减速度和路面幅值(数量级达0.3°);建立模型的预测精度和计算实时性均能满足ESC实时控制要求。拓展了极限工况下汽车附加转向角精确观测方法。     

基于有限元方法的轮胎磨损特性研究

在基于有限元法的轮胎磨损性能评价方法的基础上,建立了205/55/R16型子午线轮胎2种胎面结构的有限元模型。使用ABAQUS软件的显式分析方法获得轮胎接地区域节点在汽车行驶过程9种工况下的法向反力和滑移速度,通过摩擦能量损失和磨损量之间的关系,求得轮胎在组合工况下行驶特定里程的磨损量。光面轮胎的磨损量明显小于花纹轮胎磨损量的仿真分析结果,说明了仿真分析方法的有效性。同时,通过对ABAQUS软件的二次开发,实现了轮胎接地区域摩擦能量损失率分布的实时描述。     

考虑迟滞行为的重型车辆轮胎原地转向阻力矩研究

重型车辆原地转向阻力矩是影响其转向系统设计与控制性能的关键参数之一,精确可靠的阻力矩模型对提升转向驱动系统的设计水平、稳定性与控制能力有重要作用。为建立可精确复现实际转向工况的阻力矩模型,将轮胎转向时胎面单元变形产生的弹性迟滞摩擦力与Maxwell迟滞模型结合,提出考虑轮胎迟滞行为的原地转向阻力矩模型,可对轮胎任意换向下的阻力矩进行有效预测。基于重型车辆单轴转向系统测试台,试验探究转向频率、转向角幅值和垂直载荷对阻力矩的影响规律;基于典型迟滞行为设计系统转向角输入,明确原地转向阻力矩模型对擦除特性、多值特性、同余特性和返回点记忆性的复现能力与其实际迟滞行为。试验结果表明,该模型可以复现擦除特性、同余特性和多值特性的典型迟滞行为,这与标准迟滞系统一致,具有普遍性,但重型车辆转向阻力矩在返回点记忆特性上存在特殊性,即仅在轮胎回转角大于蓄力角度时才表现出良好的返回点记忆特性。综上可为重型车辆原地转向阻力矩研究提供有价值的模型参考。     

汽车转向前束研究

针对汽车低速转向且忽略轮胎的侧偏时,如果转向不满足阿克曼定理,即四轮速度瞬心不汇交的工况,论文在等转向前束角模型的基础上提出了非等转向前束的方法用于确定汽车的转向中心,对转向不汇交时的转向中心分布区间进行了证明,推导了非等转向前束数学模型,并结合某车的转向机构实际参数值,分析了其转向过程中内、外转向轮转向前束角分布规律,得出相关结论。     

基于Modelica的汽车转向系统建模仿真及实验验证

为研究汽车转向系统的转向性能,在对其进行动力学分析的基础上,采用多领域统一建模语言Modelica在仿真平台Dymola环境下建立转向系统模块、整车模块、轮胎模块及力矩计算模块,并将以上模块连接综合为转向系统整体仿真模型。针对某商用车的液压助力转向系统搭建了"汽车转向系统参数测量试验台"。通过台架试验测出模型中待定参数,将所得参数输入模型中进行仿真计算,结果表明:原地转向工况下仿真模型能较准确地反映车辆的转向性能。     

一种新型安全车轮的非线性有限元分析

建立了新型安全车轮的几何模型,说明了车轮构成及基本原理。基于车轮的几何非线性、材料非线性及车轮与地面接触的非线性,建立了车轮的三维非线性有限元模型,用ANSYS软件的非线性分析技术对车轮进行了有限元分析。建模时充分考虑了橡胶材料的超弹性,材料模型采用Mooney-Rivlin橡胶材料。分析了车轮在静态接触、侧倾和侧偏受载3种工况下载荷与变形量的关系,并对车轮应力分布、轮胎接地印迹和接地压力进行了研究,为模拟与分析轮胎行驶性能和车轮的结构设计与优化提供了相关依据。     

基于线控变传动比的四轮转向汽车最优控制

为了充分发挥线控转向可以自由设计角传动比的特性和四轮转向技术在提高汽车操纵稳定性的优点,提出了基于线控转向模糊变传动比和采用LQR最优控制四轮转向相互结合的方法。利用Matlab/Simulink软件对该方法进行建模仿真,并与相同参数的前轮转向、定前后轮转向比四轮转向以及转向系定传动比最优控制四轮转向仿真对比,结果表明,该方法不仅实现了低速时具有较高的转向灵敏性和高速时具有较好的转向稳定性的理想转向特性,而且能够保证在各种工况下质心侧偏角基本为零和横摆角速度瞬态响应的超调量很少,稳定时间缩短,并处于一个相对安全的位置。     

船用气胎摩擦离合器气胎刚度仿真

在船用气胎摩擦离合器的动力学模拟仿真中,气胎的非线性模型的建立是仿真过程中的主要难点。应用Abaqus对离合器的气胎进行三维有限元模型的建立,充分考虑了气胎模型的几何非线性、材料非线性、边界条件非线性等因素,模拟了气胎充气的过程,建立了摩擦离合器气胎的三维非线性有限元模型。利用此模型输出模态中性(mnf)文件,并将其导入动力学分析软件ADAMS中。在两个软件中分别测试气胎的轴向、径向以及周向刚度,同时与气胎的实际刚度进行对比验证,说明仿真结果的可靠性。此研究可为船用气胎摩擦离合器的接合动态仿真以及运行噪声的研究工作打下基础。     

自激型汽车摆振的建模研究

针对现有车辆动力学模型不能准确仿真汽车自激型摆振的现状,开发了一个用于仿真自激型汽车摆振动态过程的整车模型。通过转向系整体动力学建模,建立左右转向轮的力学联系;建立转向系统干摩擦模型,准确描述转向主销处的静摩擦特性;利用车轮模型对胎体的弹性特性进行准确描述。通过典型工况的仿真,验证所建模型具备准确仿真自激型摆振动态过程的能力。利用模型对影响自激型摆振的关键参数进行仿真研究,给出避免摆振的具体措施。     

线控转向车辆转向盘转矩特性研究

车辆线控转向系统取消了转向盘与转向轮之间的部分机械连接,车辆转向阻力矩无法直接反馈给驾驶员。从驾驶员偏好转向盘转矩的角度出发,在分析转向盘转矩影响因素的基础之上,提出一种考虑摩擦力矩、阻尼控制力矩、限位控制力矩以及主动回正力矩的线控转向系统转向盘转矩的模型,并通过试验数据对模型中的参数进行辨识。选取双纽线试验和中心区特性试验等进行仿真分析和硬件在环验证。结果表明,所建立的转向盘转矩模型能够保证低速时的转向轻便和高速时的路感清晰,并且很好地描述了车辆在不同行驶工况下的转向盘转矩特性,充分发挥了线控转向车辆转向盘转矩可以根据驾驶员需求自由设计的优势。     

履带式液压机械转向机构的分析与仿真

液压机械转向机构在重型履带式车辆转向机构中有着重要的应用.分析了液压机械转向机构的基本原理,经过推导计算得出了其转向模型的数学表达式,找出了影响其转向半径的几个重要因素和几种转向临界状况.在此基础上利用AMESim仿真软件进行建模分析,验证了液压机械转向机构的转向特性,为履带车辆转向机构的选型及改进提供了帮助.     

电动助力转向系统精细化建模与验证

在使用转向系统模型研究操纵稳定性时,现有转向系统ADAMS模型只考虑了转向系统刚度、摩擦和机械助力特性,影响了仿真结果的准确性.因此针对电动助力转向系统,基于电动助力转向系统物理模型,详细分析其主要特性,建立包含转向系统刚度、间隙、摩擦、阻尼、助力特性的电动助力转向系统ADAMS精细化模型.进而分别对转向系统各个特性进行试验设计.并结合转向系统特性试验方法和ADAMS软件,提出转向系统精细化模型独立仿真测试方法,最后将转向系统特性仿真与试验结果进行对比,验证转向系统精细化模型的准确性.     

多桥转向全路面起重机操纵稳定性研究

根据汽车起重机多桥转向系统的动力学方程普适公式，建立了MATLAB／Simulink仿真模型，分析了多桥转向各桥的转向比关系，并以三桥转向为例，对前轮转向和多桥转向在时域比较分析，其中多桥转向采用零侧偏角比例控制策略。分析结果表明，采用零侧偏角比例控制多桥转向，可以使系统在任意速度下的侧偏角稳态值为零，转向过程更平稳；并且使横摆角速度的稳态值变化范围减小，驾驶员操作更舒适，显著改善了系统的操纵稳定性。     

轮胎动力学分析与研究

在总结轮胎垂直(径向)振动各等效平面模型的基础上,针对轮胎圆环弹性基础模型的建模与计算结果做了具体分析,通过与弹性基环粱模型计算结果比较可知,考虑了胎面层粘弹性的影响圆环弹性基础模型,确实提高了子午线轮胎固有频率的计算精度.     

一种具有不同转向模式的多轴转向车辆设计

为改善多轴转向车辆的低速机动性和高速稳定性,设计了一种具有四种转向模式的多轴转向车辆,并基于零侧偏角比例控制策略分析了该车的转向性能.阐述了车辆系统设计和转向执行器的选择流程;建立了多轴转向车辆的二自由度模型,并基于零侧偏角比例控制策略,推导出了车辆质心侧偏角、横摆角速度和侧向加速度的传递函数;利用MATALAB对不同转向模式下车辆的稳态响应和瞬态响应进行了仿真分析.结果表明:合理选择车辆转向模式能够有效改善车辆的低速机动性和高速稳定性.     

高速下轿车转向系非线性振动的分岔特性

当轿车以80 km·h–1及以上速度行驶时,将会出现严重的前轮摆振现象。针对轿车高速行驶状态中出现的摆振问题建立轿车转向系统4自由度非线性动力学模型,计及转向连杆的弹性作用,将该动力学模型简化为弹簧阻尼元件,综合考虑轮胎非线性侧向力、转向横拉杆铰链间隙,以及主销处的干摩擦等非线性因素,在车轮具有失衡量的情况下分析转向系统的非线性动力学特性,数值计算动力学系统的分岔图、Poincaré映射、频谱图,得到转向系统随动态参数变化的分岔规律和运动规律,基于施米特正交化方法计算振动系统的最大Lyapunov指数谱和特定分岔点的各维指数,确定系统的运动状态,划分系统的失稳区间,为转向系统动态参数的设计与优化以及非线性摆振的主动控制与被动控制提供了理论依据。     

循环球变传动比转向器齿轮副工况的分析方法研究

为了真实反映汽车在转向时转向器中齿轮副的实际工况,建立转向系统数学模型,并给出转向摇臂力矩和转向螺母移动位移的计算公式,提出一种循环球变传动比转向器齿轮副实际工况的计算方法;在上述研究基础上针对汽车转向轻便性试验,解析计算得到某型循环球变传动比转向器齿轮副的实际转向工况,并通过仿真验证计算结果的正确性;将该变传动比齿轮副工况的计算结果应用在有限元分析中,证明了此方法的可行性。该分析方法为转向器齿轮副的仿真分析和试验测试提供更加贴合实际的加载依据。