铰接式运输车转向系统动态特性及应力分析

针对履带车辆转弯过程中履带受到较大的侧向力而影响转向机构安全的问题,设计了液压驱动的铰接转向系统。根据运动学理论推导了履带车辆转向过程的力学模型,搭建了转向机构的动力学和强度分析耦合仿真模型。模拟了转向过程中车辆的动力学规律,研究了不同工况下铰接架刚度的变化,对不满足安全性要求的区域进行了改进。可以看出:在转向过程达到最大角度35°时,转向机构受力存在较大的突变;同时铰接处存在应力集中;改进后的铰接转向机构比原机构更能满足各种工况下的刚度强度要求。     

基于Recurdyn履带式海底行走机构不同工况性能分析

针对海底钴结壳和热液硫化物矿区的地形力学特点,在传统路面履带式车辆的基础上,设计了实心轮-橡胶履带啮合式海底行走机构。根据该履带式海底行走机构的结构特点进行动力学建模,在处理啮合力时,应用弹性接触理论,将啮合力等效为弹性接触力;对机构的驱动力进行分析,并对影响因素进行分析。基于Recurdyn搭建海底行走机构简化动力学模型,施加约束、接触力及运动函数控制,针对机构在海底运行时的不同类型的地形环境及工况进行分析。由分析结果可知,实心轮与履带销的啮合力随着其间的正压力变化而变化,正压力达到最大值对应出现最大的啮合力,且正压力和啮合力随着履带的传动出现周期性变化的趋势;同时,由于履带速度的动载荷造成行走机构的速度、加速度、驱动力矩等有较大的脉动,但是从整体上来讲,啮合驱动式行走方案还是相对较平稳的。     

四履带串联式行走机构攀越能力分析

针对普通双履带车辆连续垂直障碍攀越能力的局限性,提出了一种四履带串联式行走机构,该履带机构通过一对同步的液压缸控制,能够使同侧的两条铰接履带产生相对转动,便于整车攀越具有一定高度的连续垂直障碍。借助多体动力学分析软件对普通履带和四履带串联式行走机构进行了动态分析和仿真。结果表明:四履带串联式行走机构的驱动力矩、张紧力等参数明显优于双履带。采用四履带串联式行走机构的车辆液压驱动马达的冲击负载较小。在攀越同等高度的垂直障碍时,四履带串联式车辆的倾斜度更小,驾驶舒适度更高。     

上海市苏州河吴淞路闸桥球铰断裂力学分析

采用两种裂纹计算模型对上海市苏州河淞路闸桥球铰存在的铸造缺陷问题进行了断裂力学分析，同时分析了闸门启闭和脉动水压力、闸桥车辆等动载对疲劳裂纹扩展的影响，并根据有限元应力和断裂力学校核的结果对吴淞路闸桥球铰作出了安全评估。     

双柱式锻造液压机工作缸球铰力学分析

针对双柱式锻造液压机工作缸球铰结构缺乏准确理论分析的问题,建立了球铰支承的力学分析模型,研究了球铰支承的摩擦阻力矩和球铰结构的摩擦圆半径,确定了双球铰和单球铰连接对活动件的侧向推力,阐述了球铰转动的条件和球铰侧向推力对工作缸受力分析的重要性,分析了影响球铰侧向推力的因素和双球铰、单球铰结构的适用范围。     

高速履带车辆斜坡转向动力学过程仿真

在考虑高速履带车辆转向离心力和履带滑移的条件下,为了准确分析高速履带车辆在斜坡转向过程中履带径向摩擦力与动态张紧力的变化规律及影响因数,建立了多体系统动力学仿真模型。通过对仿真结果分析得到,分别在不同行驶速度、转向半径、斜坡角度条件下,径向摩擦力大小与运动方位角的变化规律;并得到履带动态张紧力随车辆方位角的变化关系曲线,以及车辆行驶速度与斜坡坡度对履带张紧力的影响规律。通过仿真值与理论值的拟合,文中所建立的多体系统动力学模型具有较好的准确性,对今后研究履带车辆转向过程控制提供理论支持。     

不同横截工况下掘进机驱动处焊接疲劳寿命分析

针对掘进机横截工况下履带架驱动处焊接残余应力对疲劳断裂的影响,建立了掘进机横截时系统的力学模型,采用Matlab汇编语言计算出不同横截角下履带架所受侧向力;应用有限元方法,模拟了履带架驱动处焊接残余应力的分布规律。基于以上分析,并结合等效结构应力法对不同横截角下驱动处疲劳寿命进行了分析比较。结果表明当横截角为5°时,履带架所受侧向载荷最小,驱动处焊缝的疲劳寿命最大。     

油气悬挂式履带车辆高速转向动力学仿真

采用多体动力学仿真软件Recurdyn建立油气悬挂式履带车辆多体动力学模型,重点对履带车辆在两种软地面上的高速转向过程进行了动力学仿真和对比分析,讨论了履带车辆在软地面高速转向的动力学特性.研究结果表明:履带车辆在软地面高速转向稳定性差,在干沙路面转向半径比黏土路面大,干沙路面的剪切阻力角比黏土路面大,造成履带受到相对更大的侧向加速度,使得履带车辆更易发生侧翻现象;转向行驶时履带张紧力变化明显,主动轮所需扭矩较大,容易发生脱轮的状况.     

TBM掘进机含间隙典型关节接触刚度模型及其特性

硬岩掘进装备典型关节的接触刚度精确描述是其掘进过程中动力学分析的关键。针对重载情况下硬岩掘进装备中的圆柱铰和球铰关节,基于Hertz接触理论和Winkler弹性接触理论进行含间隙的典型关节接触刚度建模与分析,通过有限元模型比较验证了TBM掘进机含间隙的典型关节接触刚度解析模型的适用性。结果表明:相同载荷下圆柱铰和球铰的接触刚度随间隙的增大而减小,相同间隙下随着载荷的增大而增大。间隙小于0.5 mm时Winkler接触理论可以更好地描述关节接触界面刚度,而间隙大于0.5 mm时,基于Hertz接触理论可以更好地描述关节接触界面刚度,该结果可以为硬岩掘进机动力学分析提供指导。     

预紧高速角接触球轴承动力学特性分析

以弹性力学理论、滚动轴承动力学分析理论和沟道控制理论为基础,建立了预紧高速角接触球轴承的动力学方程,采用Newton-Raphson迭代法进行求解,对预紧高速角接触球轴承的动力特性进行分析。实例表明:随着预紧力的增加,内接触角减小而外接触角增大,球的离心力、陀螺力矩和旋滚比减小,球与内、外圈的接触变形、接触应力、接触载荷及轴承刚度增大;定压预紧轴承动力特性参数受预紧力变化的影响较大,而定位预紧轴承的接触变形、接触应力、接触载荷及刚度等动力特性参数值较大。     

基于振动控制的后视镜球铰摩擦能耗机理研究

建立了一种基于微动滑移摩擦理论的后视镜球铰能量耗散模型，利用刚性壁面与弹性体之间的微动滑移接触来模拟真实情况，采用指数定律给出了压力分布，推导出了球铰微动滑移干摩擦产生的能量耗散方程，并获得了正压力和滑移面积对能量耗散的影响关系曲线。最后将该模型应用于某商用车后视镜怠速振动的控制，并进行了试验与仿真计算，结果表明，所建立的模型能够对后视镜球铰机构的摩擦能量耗散机理进行准确的描述，可为工程普适性应用提供一定的参考。     

采煤机行走轮强度与运动特性关系的研究

通过对行走机构刚体动力学模型的分析,研究了行走机构的刚度对采煤机运行时的速度波动和啮合力变化的影响规律,结果表明:采煤机行走机构的刚度对采煤机行走时的动态特性的影响极大,其刚度越大采煤机运行时的速度波动越小,行走机构和齿轨啮合时的啮合力的变化也越小。该研究可为优化采煤机作业时的站位及提高行走机构使用寿命提供理论依据。     

P95大修列车履带架及支重轮的有限元分析

针对P95大修列车履带行走机构的实际受力状态,借助杆梁单元模拟地面,应用Ansys有限元理论对履带架和支重轮进行应力和变形分析,通过经典Hertz接触理论对比研究,结果真实可信。其分析方法和结果可广泛应用于同类产品的设计研究,更好地指导实际生产维修工作。     

基于LTCA的直齿轮啮合刚度的计算与分析

采用Matlab软件,运用三维有限元法获得了直齿轮齿面的柔度矩阵,对比分析了三种柔度矩阵的计算方法;建立了直齿轮啮合副的线接触和面接触两种轮齿承载接触分析模型,获得了齿轮副的啮合刚度,并分析了齿轮轮缘厚度、腹板厚度、施加载荷以及不同接触模型对啮合刚度的影响。研究结果表明:两种接触模型情况下获得的啮合刚度误差较小。轮缘厚度较小时,对啮合刚度影响较大;而腹板的厚度对啮合刚度的影响较小。在算例给定的参数下,当轮缘厚度与模数的比值大于3. 5左右时,轮缘厚度对啮合刚度的影响趋于平缓。     

履带式行走机构越障性能影响因素分析

海底和月岩表面矿产资源开采需要适应复杂路面环境的行走机构,实心轮胎—橡胶履带摩擦驱动式行走机构具有较好的越障能力,越来越多的应用于此类项目.根据海底富矿区域地形环境的力学特点,结合地面履带行走机构的结构特点,对实心轮胎—橡胶履带摩擦驱动式行走机构进行结构设计,对机构行走和越障性能的影响因素进行分析;对最大影响因素接触力和驱动力数学建模,分析驱动力矩对机构的影响规律,确定最终机构的设计方案.基于行走机构样机模型,对不同运行工况性能进行分析.结果 可知:实心轮胎与履带块之间的接触作用力的变化趋势与其间的弹性接触变形量的变化趋势相同;前轮与履带块之间的接触力的变化趋势同后轮与履带块之间的接触力变化趋势对称相反,且成周期性变化;中间轮与履带之间的接触力与前后轮的接触力相比,出现作用力的周期接近前后轮作用力的周期的1/2倍,作用时间也短;机构的速度、加速度和驱动力矩脉动较小,表现出良好的减振性能、附着性能以及通过性能;为实际设计研究提供参考.     

履带车辆悬挂系统稳定性分析

履带车辆悬挂系统不仅直接影响到车辆的平顺性和舒适性,而且对履带车辆的稳定性能和行进间射击精度有着重要的影响。基于履带车辆建立了路面模型和车辆悬挂系统的二自由度动力学模型,采用Simulink对悬挂系统动力学模型进行仿真计算,并通过改变悬挂的阻尼刚度和弹簧刚度来分析其对车辆稳定性和车辆射击精度的影响,为悬挂系统的设计提供基础。     

基于多体动力学仿真的履带车辆转向性能分析

以多体系统动力学理论和方法为基础,基于RecurDyn软件建立高速履带车辆多体动力学模型及路面模型,对履带车辆在硬、软两种地面的高速转向过程进行动力学仿真和对比分析。重点分析车辆在转向过程中履带预张紧力、转向半径和路面工况这3方面因素对转向特性的影响。研究结果表明:履带车辆高速转向时,软地面转向性差,易发生车辆侧翻、脱轮等现象;车辆以20 km/h的速度,转向半径r>B/2软地转向时,两侧履带滑移(滑转)现象不明显,转向稳定性最好,当选取车重力的10%(20 kN)作为预张紧力时,履带动态张紧力波动变化小,车辆转向角加速度没有出现幅值突变,转向平稳。     

履带-轮-地面相互接触非线性有限元建模

为有效预测车辆履带系统动力学响应,应用非线性有限元描述了履带、地面及负重轮之间的接触,并建立了数学模型。在增量方程的基础上采用有限单元法解决了接触边界值问题,在半圆形和等腰梯形两种路面,干沙、粘土和沙壤土3种土壤及不同负重轮位置和履带刚度条件下进行了算例分析。结果表明:车辆在等腰梯形和半圆形路面行驶时,两个边角接地压力最大;路面越软,履带接地压力越小,且越均匀;负重轮间距和沉陷量越小,履带最大接地压力越大;履带张力和负重轮上反作用力随着履带刚度的增加而增大。建立的数学模型能够合理预测履带张力变化、几何大变形和履带接地压力。     

涂覆DLC薄膜的微球轴承接触特性研究

对涂覆DLC薄膜的MEMS球轴承的接触性能进行理论研究。根据微球轴承的接触型式,建立微球与表面涂覆DLC薄膜的滚道之间的有限元模型,考察不同DLC薄膜弹性模量和厚度,以及不同微球材料和直径对微球轴承接触特性的影响。结果表明,高弹性模量的厚DLC薄膜可以降低微球轴承滚道表面的最大径向拉应力和界面剪切应力,但却提高了最大接触压力;轴承内的轴向最大von Mises等效应力和界面应力梯度可通过减小DLC薄膜的弹性模量或增加薄膜厚度来降低;直径较大的440C不锈钢微球可以改善涂覆DLC薄膜的微球轴承的接触性能。     

陆用地震勘探系统中橡胶履带装置的研究

陆用大型拖曳式地震勘探系统中存在履带行走机构拖曳阻力大、拖曳时履带不转动的问题,研究利用地面力学的原理,提出了一种具有侧向限流块和带凹槽倾斜面履刺的新型履带,并建立了该新型履带与地面相互作用的有限元仿真模型,通过有限元仿真分析,验证了该新型履带具有侧向限流和提高土体抗剪强度的作用,可以有效地减少履带的下陷,从而降低拖曳阻力并解决橡胶履带不转动的问题。