基于路面一致激励车桥耦合非平稳随机振动分析

基于路面不平顺一致输入激励,采用虚拟激励法研究车辆变速行驶三维车桥耦合非平稳随机振动响应。首先,将桥梁离散为板-壳实体单元,车辆简化为三维九自由度体系,考虑路面输入激励的多点不相干,将路面不平顺引起的荷载等效为虚拟激励荷载,建立三维车-桥耦合非平稳随机振动模型;然后,运用精细积分格式迭代求解,与Monte-Carlo法计算结果对比验证模型的正确性;最后,以某高速公路梁桥为背景,研究车辆匀加速行驶在B级桥面桥梁各点动响应。结果表明:笔者提出的计算模型及算法正确可行;相同路面激励引起的跨中位移和加速度响应峰值大小取决于瞬时最大车速;车辆变速行驶比匀速行驶具有更宽的共振频率区间,跨中位移和加速度最大值随车速呈现先快后缓的增长趋势。     

基于刚柔耦合模型的变速器敲击特性

为研究变速器齿轮传动系统的敲击振动特性,专门设计了一台只包含两个档位的试验变速器。以该试验变速器为研究对象,综合考虑各零部件连接关系、齿轮内部动态激励、发动机转速波动和负载激励、轴承刚度阻尼特性以及箱体的柔性化特性,运用LMS virtual lab软件建立变速器的刚柔耦合多体动力学模型,分析了变速器齿轮系统敲击的产生条件并给出敲击时间历程与各影响因素的理论表达式,最后基于刚柔耦合模型对敲击各影响因素进行系统的分析研究。研究结果表明,通过合理地设计齿轮系统参数可以把敲击控制在理想范围内。     

基于人机耦合模型的上肢康复外骨骼闭环PD迭代控制方法

针对多关节上肢外骨骼重复性康复训练非线性求解困难问题,提出了一种闭环PD迭代学习控制方法。基于人体工学确定了六自由度上肢外骨骼康复机械臂的参数、自由度配置与关节运动范围。以人机交互力为耦合方式,建立了基于牛顿-欧拉法的人机耦合模型,完成了人机耦合动力学模拟分析。基于迭代学习控制理论提出外骨骼康复机械臂的闭环PD迭代学习控制方法,通过建模仿真分析了肩关节/肘关节迭代学习控制的轨迹误差、人机交互力和驱动力矩。第三次迭代后的轨迹误差小于0.05 rad,PD迭代学习控制器的输出对系统控制进行了有效的补偿,提高了系统状态的稳定性。研制了六自由度上肢外骨骼康复机械臂样机,开展试验测试。试验结果表明,随着控制试验在迭代域上的运行,系统的输出向着期望的系统状态转化,所提出的迭代学习控制算法可以提高上肢外骨骼康复训练重复性运动的控制精度,进而提高人机交互性能。     

基于流固耦合有限元法和集总参数法模型的建模方法

传统的半主动悬置非线性较强，难以探究其动态特性。为了更好地解决其建模过程中参数识别困难的问题，根据半主动悬置的基本原理，采用一种基于流固耦合有限元法和集总参数模型的建模方法，对其运动特性进行了理论、仿真与试验研究。首先，根据悬置的基本原理构建了力学模型，在AMESim平台中建立了悬置结构集总参数模型；然后，采用流固耦合有限元法，提取了橡胶主簧、两个液室体积刚度、流体惯性系数和阻尼系数等关键参数；最后，将参数代入集总参数模型后完成了仿真，并通过搭建试验平台，验证了仿真结果的准确性；绘制了软硬模式下悬置系统的动刚度和阻尼角曲线，分析了其动态特性。试验结果表明：流固耦合-集总参数的建模方法精准度较高，仿真与试验对比后的动刚度和阻尼角最大误差分别为6.2%和7.4%,满足工程误差要求。研究结果表明：基于流固耦合有限元法和集总参数模型的方法不仅可用于分析悬置参数对动刚度和阻尼角的影响，也可为发动机悬置优化提供建模基础，节省了研发成本，提高了研发效率。