工程车辆油气悬架参数化建模与幅频特性分析

为了测试某工程车辆油气悬架系统螺旋弹簧和油气弹簧的综合刚度及分析车身幅频特性的主要影响因素,设计了减震器试验台,根据质量集中原则和牛顿定律,建立了基于实验的1/4油气弹簧悬架非线性振动模型。运用泰勒展开和谐波平衡法相结合的方法将系统方程转化为非线性代数方程组,求得了系统近似稳态解,其结果与龙格库塔法求解较为接近,在此基础上分析了影响车身幅频特性的主要因素。结果表明,氮气初始气压、路面激励幅值、质量比和轮胎刚度的变化对车身共振频率的影响较小,但对车身振幅有较为明显的影响。具体表现为氮气初始气压、路面激励幅值和质量比的增大使车身振幅加大,轮胎刚度的增大不仅使车身振幅增大,还增加了车身达到稳态振动的时间。     

6-SPS并联机构运动学正解的一种解析化方法

空间7R机构是对串联形式的工业机器人机构的抽象,其位移分析曾被称为机构运动分析中的珠穆朗玛峰问题,这个问题的最终解决是由中国学者完成的。6-SPS并联机构与串联形式的工业机器人机构存在着对偶关系,它的位移分析同样是一个难点问题,在过去的十几年中没有取得实质性的进展。基于此,提出一种表示旋转矩阵的新方法,通过分析动平台位置与姿态变量之间的耦合关系,得出了11个相容方程。在此基础上,采用逐步消去高次项的方法,最终可以将6-SPS并联机构的运动学正解问题表示为一元17次代数方程,这可能是当前这类问题的最好结果。     

一般6-SPS并联机构运动学正解的解析化方法

研究了一般6-SPS并联机构动平台位置变量与姿态变量之间的耦合关系,将9个变量中的6个变量用其余的3个变量表达,将位置变量表达为姿态变量的线性组合。运用Grbner基算法,得到了15个只含有剩余3个变量的相容方程;采用正交补方法进行消元,最终将一般6-SPS并联机构的运动学正解问题表达为一元20次代数方程。这样的一元20次代数方程有多个,经过验证,它们都是同解的。     

Gantry-Tau并联机构运动学分析

针对目前大部分的并联机构工作空间小这一缺点,研究了一种新型的3自由度并联机构。通过约束螺旋理论分析了机构的自由度,该机构具有2个平动自由度和1个转动自由度;进一步用解析的方法研究了该并联机构的运动学正反解;最后给出了该机构运动学的数值算例,为该类并联机构的进一步研究和应用提供参考。     

压电作动器非对称迟滞模型的建立和参数辨识

现有的众多基于传统Bouc-Wen改进的压电陶瓷非对称迟滞模型存在参数冗余,降低了模型参数辨识的准确性,而且常用的粒子群算法(PSO)在辨识压电陶瓷非对称迟滞模型参数方面收敛慢且容易陷入局部最优值。为此,首先提出了一种归一化的非对称迟滞模型,采用两个多项式达到非对称效果,利用归一化Bouc-Wen消除参数冗余;然后采用参数和变异策略自适应的差分进化算法进行迟滞参数辨识;建立了相应的测试系统,对压电陶瓷作动器进行了实验研究。结果表明,相比于传统的Bouc-Wen模型,所提出的模型能更精确地描述压电陶瓷实际电压位移曲线,而且消除了参数的冗余,降低了参数辨识的难度。相比于粒子群算法和传统差分进化算法,自适应差分进化算法能更快更精准地找到最优参数值。     

工程车辆油气弹簧的建模与特性分析

为了研究油气温度的变化对油气弹簧特性的影响,设计了油气弹簧综合性能试验系统和温度间接测试系统,建立了油气弹簧振动模型。首先,采用等价线性化和泰勒展开相结合的方法求得了振动模型的近似解析解,通过与试验数据对比表明,包含温度系数的数学模型更接近于实际情况;然后,在此基础上分析了油气温度的变化对油气弹簧阻尼和刚度的影响。结果表明,油液温度的升高使油气弹簧阻尼力减小,降低了油气弹簧的减振效果;而氮气温度的增加使油气弹簧的刚度增大,增大了油气弹簧的承载能力。