新型轮履复合式移动底盘的动力学仿真分析

提出了一种全地形,可实现轮-履快速转换的移动底盘设计方案,通过安装轮履复合变体式车轮(以下简称变体轮),可实现移动底盘在行驶过程中高机动性与高通过性相结合的目的,介绍了变体轮的工作机理,对移动底盘的驱动方案进行了选择,分析了机构越障过程中的动力输出特性,在此基础上利用多体系统动力学仿真软件RecurDyn建立了移动底盘车辆模型,并进行了越障能力仿真分析,为下一步的结构优化奠定了基础。     

一种变电站带电水冲洗机器人的机构设计

针对变电站内部环境特点及作业任务需求,提出了一种平稳性高、越障能力强及环境适应性好的新型带电水冲洗机器人机构。介绍了包含履腿复合机构的履带式移动底盘机构构型,分析了移动底盘的工作机理、行走模式及越障流程。利用DH法建立了折叠式机械臂的运动学模型,分析了机器臂的作业空间。分析与仿真结果表明,机器人移动底盘能够适应台阶、斜面、凹凸路面等多种环境,跨越电缆沟、台阶等多种障碍物,验证了机器人机构设计的可行性、合理性及可靠性。     

基于控制分配的分布式驱动电动汽车驱动力分配算法

为了提高四轮独立驱动、四轮独立转向电动汽车的行驶稳定性,提出了一种基于再分配伪逆控制分配的驱动力分配算法。该算法以轮胎利用率最小化为目标函数,对4个车轮的驱动力进行优化分配。在Matlab/Simulink仿真环境下采用18自由度整车模型对算法进行了仿真。结果表明,控制分配算法提高了车辆稳定性和对驾驶意图的跟随能力。     

基于参数反求法的目标假车底盘碾压模型修正

针对某目标假车底盘结构设计开发中的碾压性能仿真分析问题进行研究,首先,通过非线性动力学有限元方法进行底盘碾压性能仿真,并与实验结果进行对比,分析指出误差较大的原因;其次,应用参数反求法对底盘碾压模型中的实验车车轮模型参数进行修正,基于遗传算法得到车轮模型参数的最优解;最后,依据车轮模型参数的最优解进行参数修正,修正车轮参数后的目标假车底盘碾压仿真模型仿真结果与实验值的拟合程度大幅提高。研究结果表明：测量点最大位移值误差由原来的16.7%下降到2.6%,评估点均方根误差下降了91.9%,可为后续结构损伤诊断及结构优化等仿真研究提供基准模型。     

一种高压室巡检机器人移动机构设计

针对高压配电室内部环境特点及巡检任务需求,提出了一种兼具平稳性高、定位准确及移动速度快的新型轨道式巡检机器人移动机构。介绍了包含差速机构及被动适应导向机构的轨道式移动车体机构构型,分析了移动车体的工作原理及行走过程。以提高运动稳定性为目标,对移动车体及轨道的关键结构参数进行了优化,基于优化结果在SOLIDWORKS中完成了移动车体的三维实体建模,然后在ADAMS环境下对移动车体进行了过弯运动仿真。仿真结果表明,移动车体具有沿着直轨和弯轨组合轨道上平稳运动的能力,验证了移动车体机构设计的可行性、合理性及可靠性。     

基于多学科性能分析的驱动桥壳多目标优化

在保证整车整体机械性能的前提下对底盘零部件进行优化,是当前汽车工程设计的一个重要挑战。针对汽车驱动桥壳的多学科多目标优化设计问题,提出了一种系统的设计方法。采用有限元数值模拟和试验验证相结合方法系统研究其动态模态频率及振型,静态刚、强度及垂直弯曲疲劳寿命多学科性能,在此基础上,以其结构参数为设计变量,以最大静应力和疲劳损伤系数为设计约束,以整体质量、最大静态变形量和动态一阶模态频率为优化目标,结合哈默斯雷试验设计、移动最小二乘代理模型及全局响应面多目标优化算法,对其进行多学科性能驱动的轻量化多目标优化设计。结果表明:优化设计前后驱动桥壳整体质量降低6.0%,取得了良好的轻量化设计效果。     

校车底盘车架结构静动态特性拓扑优化设计研究

针对一款城市专用校车底盘车架结构一阶固有频率偏低的问题,研究了其拓扑结构与静动态特性之间的关系,提出了基于静动态特性的校车底盘车架结构多目标拓扑优化设计方法,即以多工况下的底盘车架结构静态刚度和一阶固有频率最大为目标函数,以拓扑区域体积比为约束函数,建立其结构拓扑优化模型,利用Hyper Works的Optistruct软件对底盘车架结构进行多目标拓扑优化设计,结果表明,优化设计的底盘车架结构在静态刚度保持不变的前提下,其动态一阶固有频率提高了34.6%,较好地解决了校车底盘车架动态特性较差的问题。     

某型越野车轮边行星轮传动机构功率分流动态均衡及体积优化分析

针对轮边行星轮传动机构在越野车底盘布局困难、可靠性差等问题,在保证机构强度刚度要求的前提下,以功率分流动态均衡和行星轮传动机构体积最小为目标,建立一种基于遗传算法理论的功率分流动态均衡及可靠性的优化方法,最后依据实际产品参数对提出的优化计算方法进行验证。研究结果表明,对越野车轮边行星轮传动机构进行动态均衡优化分析后,系统不均衡系数和动载系数波动效应均明显下降,分别下降33%、40%;对越野车轮边行星轮传动机构进行可靠性优化分析,系统在保证整体强度刚度的前提下,经过优化后各级减速体积均得到减小,系统传动比也随之下降,第一级体积下降10.23%,第二级体积下降5.76%,总体积下降7.95%,总体优化效果较明显;通过对越野车轮边行星轮传动机构的功率分流动态均衡及可靠性优化,能够降低系统整体的空间体积,大大提高装置空间布局的适应性。     

多轴电动轮汽车双目标操纵稳定性优化分析

根据电动轮式多轴汽车驱动力矩独立可控的特点,采用ADAMS/View建立五轴全轮驱动汽车的30自由度动力学模型,选择横摆角速度和质心侧偏角作为控制变量,基于PID控制算法,采用Matlab/Simulink建立整车双目标优化控制策略,控制内、外侧车轮的驱动力矩,实现整车操纵稳定性的最优。联合仿真结果表明,在进行角阶跃输入响应时,采用横摆角速度和质心侧偏角的联合控制策略,可在横摆角速度稳态值仅降低3%的情况下,使质心侧偏角稳态值降低14%,使汽车具有良好的轨迹跟踪性。     

智能假肢膝关节的优化设计及运动学分析

智能假肢膝关节是一种代偿下肢缺失功能的机械电子装置,可以采用双摇杆机构实现对假肢膝关节运动特性的模拟。针对假肢膝关节行走过程中能量消耗过大、稳定性较差的问题,以假肢膝关节机构峰值驱动力矩最小为优化目标,建立了优化模型;在满足性能与结构的约束条件下,运用复合形法对该模型进行优化求解,得到了假肢膝关节机构的最佳结构参数;在此基础上,利用ADAMS软件进行了虚拟运动仿真。结果表明:优化后的智能假肢膝关节具有优良的仿生性能,其峰值驱动力矩相比优化前降低了40%,驱动力矩变化范围缩小36%,大大地提升了智能假肢膝关节的稳定性与续航能力。