局部损伤的机械弹性车轮的静动态特性

研究了0轮的局部损伤对机械弹性车轮静动态特性的影响规律。根据车轮工作原理和结构特征,建立了非线性车轮有限元模型,利用模态分析的有限元方法计算了无损伤车轮的固有频率和振型;结合车轮的力学特性和充气轮胎的常见失效形式,对车轮的失效形式和危险区域进行了分析;采用刚度退化模型模拟车轮局部损伤,分析了不同位置、不同损伤状态下车轮固有频率的变化规律和静接地承载工况下的受力特征;将B级随机路面不平度作为动态激励输入,研究了局部损伤车轮的动态响应规律。研究表明:随着0轮局部损伤程度的加深,车轮的固有频率逐渐降低,最大应力的位置不变,应力峰值变大;无损伤车轮的动态应力响应峰值小于局部损伤车轮的动态应力响应峰值;随着损伤程度的加深,在共振频段动态应力响应峰值变大,其他频段内变化不大。     

新型机械弹性车轮包容特性的力学研究

利用有限元分析和试验测试方法对新型机械弹性车轮的包容特性进行了力学研究。通过平面及障碍物作用下车轮垂向力学特性的分析,揭示了障碍物截面形状对车轮垂向力学响应的影响规律,并验证了所建模型的可靠性。基于车轮非线性有限元模型和台架试验,分析了车轮在三种不同截面障碍物作用下的低速稳态包容特性,并研究了车轮通过障碍物后的垂向和纵向动态力学响应的变化规律,及负荷和障碍物截面形状对包容特性的影响。结果表明:车轮垂向力响应随负荷的增加由抛物线形过渡到马鞍形,车轮纵向力响应随负荷的增加而增大,其变化曲线类似为正弦形状;且车轮垂向力和纵向力响应随障碍物高度的增加而增大;其响应峰值相对较低、变化较平缓,在一定载荷条件下,车轮表现出典型的包容特性。     

金属弹性车轮的建模与动态仿真研究

通过研究接触摩擦力的建模理论,建立起一种金属弹性车轮与刚性路面的接触模型,建模过程中充分考虑了轮辋与外轮圈之间的弹性特性。详细阐述了车轮在静、动两种状态下接触摩擦力的求解方法。自行开发了车轮的动力学仿真程序,实现了接触模型在ADAMS软件中的嵌入与应用。仿真结果表明,该模型能够较准确地模拟金属弹性车轮与地面间的接触关系,解决了应用ADAMS接触模型处理接触问题时会引起的停车不稳和微幅振荡等问题。     

随机载荷下机械弹性车轮的热力耦合耐久性研究

为了预测机械弹性车轮在直线行驶工况且承受路面不平导致的随机载荷的条件下所能达到的最大行驶里程,对机械弹性车轮耐久性进行了研究.结合车轮的结构特性,建立了用于耐久性研究的有限元模型.考虑路面不平度,确定车速与车轮动载荷、动载系数的关系,并以等效循环载荷加载至车轮.基于疲劳损伤理论和疲劳试验方法,利用Fe-safe软件对车...     

机械弹性车轮滚动状态稳态温度场有限元分析

通过合理假设,建立了机械弹性车轮三维模型和热平衡状态简化传热数学模型,并进行了滚动状态应力、应变分析。根据简化条件,在有限元软件中建立二维稳态温度场模型,仿真得到了滚动状态下胎体内部温度场分布。分析了车速、橡胶材料损耗因子、导热系数和车轮断面宽度对最高温度的影响。应用多元回归技术建立了滚动状态下最高温度与多因素变化回归方程,进行了F分布检验和预测案例的分析,表明所建回归方程可信度很高,可用于预测滚动状态下最高温度。     

新型机械弹性车轮的建模与通过性研究

为了提高轮胎的防刺破、防爆胎和安全防弹性能,提出一种用于某型轮式特种车辆的新型机械弹性车轮。通过分析车轮的系统构成,建立了弹性力学模型与有限元模型,并分别进行求解计算,计算结果显示两种模型的变形吻合,表明有限元模型能很好地反映车轮的变形情况。利用该有限元模型计算得出车轮的滚动半径,之后进行了通过性分析,详细阐述了挂钩牵引力各个分力的影响因素,为以后车轮的设计改进提供了理论支持。与普通充气轮胎的对比表明,机械弹性车轮更具通过性方面的优势。     

一种非充气机械弹性安全车轮的研究进展

轮胎是汽车与路面之间接触并产生相互作用的唯一媒介,直接影响着汽车的操纵稳定性、行驶安全性及乘坐舒适性等。然而,传统充气轮胎往往存在爆鼓、爆胎、泄气以及胎压不稳等安全隐患,严重影响汽车行使的安全性。为此,提出安全车轮基本概念,概述安全车轮的发展现状,阐述机械弹性安全车轮的结构和原理;介绍机械弹性安全车轮的数值计算模型、简化解析模型,以及相应的机械弹性安全车轮的垂向力、纵向力、侧向力、侧偏特性、侧倾特性、动态特性、响应特性、牵引特性、包容特性等的计算,和台架或者装车试验验证;研究结果揭示了机械弹性安全车轮的基本特性,为机械弹性安全车轮的研发与推广应用奠定一定的理论基础,期望促进非充气安全车轮的发展。     

主轴部件静动态特性分析

随着加工中心产品不断向高精度、高刚度、高速度方向发展,对加工中心主轴部件的动态特性要求也越来越高,因此对加工中心产品主轴部件静、动态特性分析及其结构参数优化研究也显得越来越重要。１　主轴部件结构简介及梁单元模型建立　　图１是本课题研究的卧式加工中心主轴部件的结构简图。其中,主轴是一个多阶梯空心圆柱体,在主轴上面安装轴承组件、传动齿轮、轴承隔套、锁紧螺母等零件。轴承组件型号为ＳＫＦ７１３２ＡＣＤＰ４ＤＢＡ角接触向心推力球轴承。主轴部件前端部受切削力,后端受传动齿轮作用力。其端部安装各种刀具由拉刀…     

机械弹性车轮径向刚度和阻尼模型的分析

针对新型机械弹性车轮刚度特性,利用曲梁理论建立了弹性基础封闭圆环曲梁模型,对车轮刚度与輮轮抗弯刚度、铰链组弹性基础刚度及激振频率之间的关系进行了分析。结合车轮静态和动态试验分析结果,验证了根据曲梁理论所建模型的正确性,并分析了车轮刚度与车轮变形量、变形速率及激振频率之间的解析关系。根据分析结果建立了车轮刚度和阻尼的非线性解析模型,该模型反映了车轮变形量和激振频率对车轮刚度的影响,以及车轮变形速率和激振频率对车轮阻尼的影响,从而为车轮结构振动的进一步研究提供指导。     

机械弹性车轮的结构参数化设计

针对机械弹性车轮的结构尺寸发生细微变化或者结构不满足强度、刚度等要求时,都需要进行重复设计以致延长设计分析周期的问题,基于参数化设计和Pro/E二次开发的理论,开发了机械弹性车轮的结构参数化设计平台,该平台以交互的方式实现机械弹性车轮强度和尺寸校核、三维零件模型和工程图的自动生成、虚拟装配等,同时避免了在传统设计过程中通过查阅国家标准、工程手册来确定设计参数等繁琐工作。实例结果表明,利用所提出的技术与方法能够实现机械弹性车轮结构参数化设计。     

流体动静压端面密封的静动特性分析

针对高速涡轮泵螺旋槽端面密封，建立了综合考虑泄漏和传导的密封热流模型，给出了端面密封静态和动态性能计算方法。通过对水介质下密封性能的计算，研究了工作参数对螺旋槽端面密封的基本静态性能以及刚度、阻尼表征的动态性能的影响规律。结果表明：在小于5μm的正常工作间隙下，转速对开启力、刚度和阻尼影响很大，而对泄漏量的影响很小；工作间隙越小，密封具有越高的刚度、越低的泄漏量，但运行过程中的功耗较高、温升较大。     

先导式减压阀动静态特性研究

介绍了气体先导式减压阀的工作原理,建立了减压阀阀芯节流数学模型,分析了减压阀静态特性和动态特性。     

匹配机械弹性车轮的电子稳定控制器参数分析

为了提高匹配机械弹性车轮(MEW)的某越野车操纵稳定性,考虑MEW与传统子午线轮胎侧偏特性存在的不确定性摄动,基于Lyapunov稳定性理论为电子稳定控制(ESC)程序设计了鲁棒反馈控制器;引入轮胎侧偏刚度不确定性的范数有界模型,运用Schur补引理和线性矩阵不等式(LMI)求解反馈矩阵。设定不同的车速和路面附着系数,通过搭建CarSim/Simulink联合仿真平台对控制器展开鱼钩试验,仿真结果表明,匹配MEW的ESC控制器能够保证车辆行驶的稳定性,横摆角速度与质心侧偏角跟踪误差分别稳定在0.03~0.3 rad/s与0.06~0.1 rad之内,并且设计的控制算法对MEW在05倍普通充气车轮侧偏刚度变化范围内具有很好的鲁棒性,从而为匹配MEW的整车主动安全控制提供了理论参考。     

基于数值模拟的小孔节流空气静压轴承静动态特性研究

为了提高小孔节流空气静压轴承的静动态性能,基于流体力学和固体力学的基本控制方程,建立小孔节流空气静压轴承双向流固耦合数值模拟模型;采用静态数值模拟方法获取了设计参数对承载力和刚度的影响规律,进一步对微气膜间隙内三维流场特性进行了分析,有效降低了微气膜间隙内气体冗余现象对空气静压轴承动态稳定性的影响,并在数值计算的基础上对空气静压轴承结构和工作参数进行优化设计;在气体静压试验平台上对自行研制的空气静压轴承进行静动态特性测试。试验结果表明:所提出的数值模拟方法具有很好的预测效果;所采用的优化设计方法能够显著提升空气静压主轴的静动态特性。     

基于弹性体车身的驾驶室液压悬置动特性匹配

针对液压悬置特殊的非线性弹性特征及其动特性匹配的复杂性，建立了驾驶室的弹性体模型。在试验验证模型的正确性后导入多体动力学软件中，建立了以弹性体驾驶室为基础的液压悬置系统模型。通过驾驶室悬置系统的振动响应试验验证了系统模型的正确性，确定了系统的响应峰值，并在这些峰值频率下对悬置的动刚度和相位角曲线进行优化匹配。根据优化结果，调整液压悬置的结构参数，并试制了悬置样件，进行了整车试验验证。     

透平膨胀机组动静压向心浮环轴承静动态性能及稳定性研究

提出一种新型结构的动静压轴承——径向推力联合浮环动静压轴承,将径向浮环和推力浮环做成一体。给出该轴承径向部分的内、外油膜Reynolds方程和边界条件,进行了静、动特性计算和稳定性分析。与同等工况下高速旋转机械中广泛使用的五瓦可倾瓦轴承进行比较,该联合浮环动静压轴承具有摩擦功耗低和较高的旋转稳定性等特点。计算结果表明,这种轴承摩擦功耗降低约20%,失稳转速为125685r/min,可以取代五瓦可倾瓦轴承。