基于人体运动仿真的自行车结构优化

为了使自行车具有良好的骑行性能、动力输出性能,自行车设计过程需要根据人体的身体特征对自行车结构进行优化.采用一种新颖的人机建模仿真软件——The Anybody Modeling System,建立了自行车-人体下肢耦合模型并进行动力学仿真,分析了自行车结构尺寸对人体骑行状态的影响,并对自行车结构的相关因素进行正交试验.针对特定人体尺寸,以人体骑行舒适性为客观评价指标.给出了自行车的结构优化参数.     

自行车鞍座人机耦合模型的有限元分析

为研究鞍座结构对人体舒适性的影响,考虑人体与鞍座的接触关系,基于Pro/E软件建立二者的三维模型,导入ANSYS中进行有限元仿真分析,得到了人与鞍座接触面上的压力分布、鞍座的变形、应力云图 结果表明:人体所受压力主要集中在臀部及会阴区,臀部软组织所受压力最大,减小人体的压力,可以改善骑行舒适性 研究结果为定量分析鞍座骑行舒适性提供了研究方法,为鞍座结构的优化设计提供了理论指导.     

用于调升单车鞍座高度的气弹簧性能研究

针对现有自行车健康性与舒适性不能两全的状况,提出了一种鞍座高度可调的方法来改善其短暂停靠的不便。其原理是在传统的自行车结构的车鞍座下部增设刚性可锁定气弹簧,通过安装在车把附近的闸线快速控制气弹簧的伸缩,从而实现车鞍座升降。确定气弹簧设计参数后,对气弹簧的动作过程进行数学建模,得到活塞运动速度、行程及受力三者之间的关系。在将人体重力设定为活塞受力后,利用Matlab仿真出行程z及活塞运动速度v的随时间t的变化规律,车座可在5 s内降到最低位置,达到了快速降高的要求。     

基于CATIA的电动自行车人机工程设计

根据人机工程学的理论与方法,将人体特征数据应用于电动自行车的初始设计,分析了电动车各部件位置尺寸与人体尺寸之间的关系。利用CATIA软件建立符合中国人体特征数据的人体模型,通过对人体模型推行与骑行姿态的研究和优化,改善了电动自行车车把与鞍座之间的位置尺寸;通过对曲柄蹬踏机构的分析改进,提高了电动自行车的骑行效率;通过对骑行者视野的分析,确保所设计的电动自行车符合视野要求。总之,使改进后的电动自行车更加适合目标人群的尺寸特征和动作习惯。     

基于人体生物力学的自行车人机系统仿真研究

基于人体生物力学,运用ADAMS-LifeMOD仿真软件组合,建立了自行车人机系统动态仿真模型,采用肌肉疲劳评价标准和关节舒适度评价方法对人的骑行状况进行了评价,并结合长、短坐立管2种骑行状态进行了对比分析,研究结果为自行车的舒适性设计提供一种有效评价方法.     

马行式健身运动自行车结构设计

目前普通自行车仅腿部肌肉得到充分锻炼,而全身其他部位参与活动程度较低。为解决该问题,提出马行式健身运动自行车的结构设计方案,有效整合了健身和骑行两大功能。通过分析骑行过程中的人机交互特征,对运动机构进行改进设计,对相关结构部件进行力学仿真。通过样机制作并进行测试,验证该设计方案可行。     

自行车鞍座的人机工程分析

鞍座的舒适性问题一直是困扰骑乘者的一大难题：针对现有自行车鞍座的舒适性问题,结合人机工程学原理,分析了鞍座设计中影响骑行舒适性的主要因素;对国内外现有自行车鞍座的舒适性及人机工程学特点进行了分析,找出其存在的不足之处;最后在此基础上,提出了基于人机工程原理的较为科学的鞍座设计原则,并以此为依据进行了设计实践,给出了相应的自行车鞍座设计实例。     

东风8B内燃机车径向转向架耦合连杆直线工况受力分析

利用东风8B内燃机车径向转向架的力学简化模型,推导出径向机构中耦合连杆的受力计算公式。通过动力学软件SIMPACK仿真分析以及实车试验,得出列车在直线轨道以不同速度工况行驶时,转向架耦合连杆载荷的仿真结果和试验数据。将理论值、仿真结果与试验数据三者进行对比,验证了理论推导的准确性。通过对耦合连杆受力计算公式的分析,总结了耦合连杆在直线工况下受力的影响因素,为径向转向架的运用和推广奠定了理论基础。     

人-车-桥耦合系统振动分析及乘客舒适度评价

基于8自由度人椅动力学模型和31自由度车辆模型建立人-车-桥耦合系统,车辆与轨道桥梁通过轮轨接触力及位移协调条件耦合,建立人-车-桥耦合振动方程,采用Newmark-β法对方程组进行求解。对国产300 km/h动力分散式列车的过桥行走过程进行分析,采用乘坐舒适度指标对人体振动舒适性进行评价,并讨论了轨道不平顺等级、车速、乘客数量以及乘客位置对人体舒适程度的影响。     

基于整车刚-柔耦合多体动力学模型的车架动态应力分析

以60 t交流电传动铰接式自卸车车架为研究对象,根据拓扑原理作出整车的结构拓扑图。在此基础上,先建立整车多刚体系统动力学模型,然后建立考虑车架弹性变形的铰接车刚-柔耦合多体动力学模型,并对其进行仿真分析。提取车架关键位置的动态应力-时间历程曲线,验证设计的安全性,并为下一步铰接式自卸车的设计改进和车架的疲劳寿命预测分析提供重要参考依据。     

不同足部轨迹对人体下肢主要肌肉疲劳程度影响的研究

随着患有下肢运动障碍人数的日益增多,下肢康复逐渐成为多领域专家和学者的研究热点。为了能够研究不同足部轨迹对人体下肢主要肌肉疲劳程度的影响,首先设计了能够实现三种不同运动轨迹的机构,并采用Solid Works进行三维建模;其次,根据特定身体参数在Life MOD软件中建立对应的人体模型;然后在ADAMS动力学仿真软件中建立人-机耦合系统模型并实现该系统的运动仿真,得到特定人体按照不同足部轨迹运动时下肢主要肌肉伸缩量的变化情况。仿真结果表明:足部轨迹的不同对下肢肌肉伸缩量的影响较大,亦即对人体下肢肌肉疲劳程度的影响较大。因此,设计满足人体运动需求的具有合理运动轨迹的机构非常重要。     

基于肌肉激活度的修井机刹把布置优化研究

为研究修井机操作舱内刹把位置对人体疲劳的影响。利用Any Body软件构造了P95百分位中国成年男子人体模型,通过建立修井机"座椅-人-操纵装置"的人机交互模型,以模型中刹把的横、纵向位置为变量,操作工的最大肌肉激活度为评价指标,在Any Body中进行刹把动作的逆向动力学运动仿真,利用统计分析方法初步建立了最大肌肉激活度与刹把位置的量化模型,为修井机操作舱内刹把优化设计及刹把作业引起的人体疲劳定量分析提供了理论依据。     

HXD1型机车走行部安全状态监测方案研究

轴箱轴承是HXD1机车安全运行的基础部件,也是易于发生损伤的部件,发生故障时会引起重大事故,车载轴承故障诊断系统能在发生前期故障时进行预报警,保障列车运行安全,故HDX1机车均已安装此系统。用于获取温振信号的传感器加装位置的选择对于系统的效果有重要影响。建立了SimpackHXD1线路-机车耦合动力学模型,基于美国五级轨道谱,计算出轮对三向位移激励;建立了RecurDynHDX1轴箱轴承动力学模型和HDX1轴箱刚体及柔体模型,基于此建立基于RecurDyn的HDX1轴承-转向架-机车耦合动力学模型,包括刚体耦合动力学模型及刚柔耦合动力学模型;使用HDX1轴承-转向架-机车耦合动力学模型进行了仿真计算,确定了传感器加装位置。结果表明:观测X或Y方向的加速度,传感器安装在测点1的位置较为合适;观测Z方向的加速度,传感器安装在测点2的位置较为合适;110km/h下加速度很大,可能在此速度下,轮对激励引起了轴箱的共振。     

基于人机工程学的自行车骑姿改进设计

结合与自行车骑姿相关的自行车主要结构和人体特性,分析了现有骑姿下人体的受力情况和人机工程学问题,诸如,鞍座对会阴的压迫、手臂长时间受静压、脊柱后凸导致颈部与腰部疼痛.在此基础上,对休闲自行车的骑姿进行了改进设计,给出了设计方法和设计实例.     

基于AMESim和RecurDyn的履带车转向系统联合仿真分析

根据铰接式履带车转向系统的工作原理,在Recur Dyn软件和AMESim软件中分别建立履带车的虚拟样机和转向系统的液压系统;通过两种软件的对接,实现履带车转向系统的机械-液压联合仿真。运用联合仿真方法,分析了履带车原地转向时转向液压缸的液压特性变化情况。通过试验验证,试验数据与仿真结果非常接近;表明联合仿真模型的可靠性,为后期系列产品的设计制造提供可靠数据。     

基于模型预测控制的人车路闭环系统建模

为研究驾驶员和车辆在极限工况下的表现,建立了人-车-路闭环系统仿真模型。首先,研究了基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的驾驶员模型,利用非线性二自由度车辆预测模型,以使轨迹跟踪误差最小的最优方向盘转角作为驾驶员模型对控制车辆的输入;利用Car Sim车辆动力学仿真软件,对目标车辆进行了参数化建模与实车试验验证。最后,采用双移线工况对建立的人-车-路闭环系统仿真结果进行了验证分析。     

某型车路面冲击载荷作用下瞬态动力分析

在动态环境下,为了预测人-车系统的振动响应特性及车辆乘坐舒适性,根据瞬态动力学原理和路-车-人系统间的相互作用,构建了9自由度汽车乘坐动力学模型。基于路面不平情况下的瞬态冲击载荷而引起的人-车系统不同位置的加速度响应,在ANSYS软件中进行仿真分析。仿真分析结果表明：该9自由度车型在特定的参数匹配下,在路面不平引起的瞬态冲击载荷作用时,传递到人体的加速度能快速的衰减到设计范围内,满足整车乘坐舒适性的设计要求。     

齿轮传动系统刚柔耦合建模及载荷特性研究

齿轮传动系统是履带车辆核心部件之一,为了掌握齿轮在系统运行过程中的载荷特性,基于刚柔耦合动力学,构建了利用Creo、HyperMesh和RecurDyn软件平台联合建模的方法,在考虑齿轮副间时变接触力和齿轮柔性的基础上,建立了系统刚柔耦合仿真模型,并依托试验台架对其准确性进行了验证。以某实际工况为例进行仿真,将刚柔耦合模型和刚性体模型的仿真结果进行对比分析,结果表明刚柔耦合模型能更加准确地对齿轮运动受力情况进行描述。根据仿真得到的齿轮应力变化规律,分析了系统运行过程中断齿故障的产生的原因。仿真过程及结果为齿轮疲劳寿预测、系统的故障诊断提供了参考和依据。     

仿牛骑行健身车的机构分析与运动仿真

设计了一款仿牛骑行健身器械,对比普通自行车进行机构分析,该健身车为包含Ⅲ级组G3-1P-PR-RR-RR的六杆机构,采用牛顿-拉普森法进行机构运动学分析求解,结合VB软件实现机构运动仿真,验证了设计理念的正确性,为后期产品的加工制造提供了详实的实验数据和理论依据。     

一种新型健身车的结构设计与有限元分析

为解决现有健身车运用于虚拟现实游戏时车身姿态无法变化的问题,根据自行车实地骑行时的车身姿态变化特点,设计了能模拟自行车实地骑行时,适应坡度、弯道和路面颠簸的车身前后俯仰、左右侧倾运动机构,该结构具有运动自适应特性。采用人机工程学方法对健身车进行设计,确定了车身结构和尺寸参数。运用有限元法对车身结构的6种极限位置姿态进行了受力分析,结果表明车身结构强度合格,该结构设计及其分析方法可为相关运动产品的设计提供参考。