轮式移动机器人轮-地接触模型研究

基于车辆地面力学理论,建立了刚性车轮在松软土壤上行走的力学模型,通过实例计算,分析了车轮的结构参数及运动状态变化对其力学参量、驱动效率的影响。研究结果表明,合理设计车轮的结构参数,并在行驶时将车轮滑转率控制在适当区间可使车轮获得较好的牵引性能。最后,在实验室自行研制的车轮土槽试验系统上进行土槽试验,并将实验结果与力学模型计算结果进行了比较,验证了所建立的车轮-土壤相互作用模型的准确性。     

铝合金车轮13°冲击试验仿真分析

为了减少铝合金车轮性能检测的试验次数以提高车轮的设计研发效率,建立铝合金车轮13°冲击试验的数值模型进行仿真试验非常必要。在充分考虑冲击试验台静态与动态效果的基础上,建立包括冲头、车轮总成和试验台架的铝合金车轮冲击试验有限元模型,其中试验台架上的橡胶支座采用弹簧—阻尼单元进行模拟,且将轮胎安装所产生的车轮预应力作为初始条件,使用非线性有限元动力分析软件LS-DYNA对铝合金车轮冲击过程进行仿真分析。通过对车轮上若干测量点应变值的有限元仿真结果与试验结果的比较,确认与铝合金车轮实际台架试验相等效的计算机模拟试验平台的有效性。该计算机模拟试验平台的建立对铝合金车轮的前期设计开发具有重要的指导意义及应用价值。     

铝合金车轮双轴疲劳试验仿真分析

车轮是汽车零部件中的A类核心部件,车轮的安全性能直接影响汽车的正常行驶。车轮在工作过程中受到随机载荷的作用,车轮的疲劳寿命问题是核心问题。目前主要采用弯曲疲劳试验和径向疲劳试验作为车轮疲劳寿命的试验方法,但这两种试验只考虑单一载荷工况,导致试验结果与实际情况有较大出入。车轮双轴疲劳试验是一种全新的试验方法,同时考虑多向载荷对车轮的影响,可以较为真实地反映车轮在实际运行过程中的受力情况。试验周期长、成本高是车轮双轴疲劳试验的缺点。以铝合金车轮为例,进行车轮双轴疲劳试验仿真分析,通过对比仿真结果与实际试验结果,验证仿真分析的有效性和可靠性,进而为企业缩短车轮研发周期,降低车轮研发成本提供支持。     

月球车坡路行驶地面力学模型与运动性能分析

坡路是崎岖月面环境的典型路况,在分析月球车轮地相互作用模型基础上,建立月球车坡路行驶地面力学模型.同时考虑到前面车轮对月壤扰动变形的影响,在表征不同车轮的沉陷量时,引入沉陷率系数.建立月球车三维可视化仿真平台,并通过对比仿真试验结果与实车试验数据,验证仿真的正确性.通过月球车坡路行驶运动过程仿真分析,给出月球车坡路行驶运动控制策略:当坡度角大于26.6°时,应进行避障,而当月球车具有足够的车轮牵引力时,应控制车轮速度,使月球车在最佳滑转率下行驶.     

基于正交试验的矿用自卸车转向机构优化设计

针对转向机构传统设计方法存在的问题和不足,基于正交试验方法进行了多目标参数优化。综合考虑汽车直线行驶的侧滑量、转向过程的车轮转角误差和车轮跳动过程的车轮摆角,利用ADAMS建立220t矿用自卸车动力学仿真模型,并进行仿真计算。构造基于多目标优化理论的综合目标函数,利用正交试验分析前轮定位参数和转向机构空间位置对矿用自卸车转向机构性能的影响。优化后,转向机构的综合性能得到明显提高,研究结果为矿用自卸车转向机构的优化设计提供了理论基础。     

全地形移动机器人悬架机构设计及特性分析

针对全地形移动机器人多地形行走需要,满足其路面的通过性与减振需求,设计了一种双叉臂悬架减振机构,建立了基于动力学参数分析的数学模型;通过ADMAS-Simulink联合仿真,分析了多路面谱函数激励下移动机器人悬架机构的振动情况,优化了所选取的阻尼器阻尼比、刚度参数和摆臂角等悬架特性参数,确定了悬架特性参数和驱动力矩等主要设计参数范围;进一步地,开展了户外多地形行走试验,包括鹅卵石、青石板、土壤、草地等较为代表性路面,对比了两种阻尼器参数测试,结果表明,所设计的悬架机构及特性参数优化,显著改善了减振效果和越障性能,提升了车轮驱动力矩转化输出为牵引力的效果,验证了悬架减振机构动力学建模描述与仿真分析的正确性,有效改善了全地形移动机器人路面适应性、通过性和行走稳定性。     

车轮定位参数对操纵稳定性影响研究

针对某车型,从理论上分析了车轮定位参数对整车操纵稳定性的影响,以及各车轮定位参数之间的关系。根据整车的数模及动力学参数,应用多体动力学软件ADAMS/Car建立了整车模型,并详细阐述了悬架的建模方法和步骤。采用国家标准:GB/T 6323.4-94对原整车模型和改进后的整车模型进行了回正性能仿真试验,最后分析并比较了两种模型的仿真结果,结果表明适当的加大主销后倾角能提高整车的转向回正性能和行驶稳定性能。该研究为整车的设计与开发提供了一种现代化方法。     

轿车车轮冲击试验仿真分析

根据轿车车轮冲击试验要求,使用Hyper Mesh为前处理器,建立了包括冲头、车轮总成和试验台架在内的车轮冲击有限元模型。然后使用非线性有限元动力学分析软件LS-DYNA对车轮冲击过程进行仿真分析,得到了车轮各时刻的等效应变值和冲头的位移变化曲线。通过仿真分析确定应变最大位置并在该区域内设置梁单元和应变片进行测量,模拟在冲击过程中的变形过程。通过比较有限元仿真与试验结果,确认了该有限元试验台架的有效性,对车轮的前期设计开发具有一定的指导意义和应用价值。     

水田土壤上典型步态及其参数对足式机器人能耗的影响

通过ABAQUS建立了足式机器人单腿有限元模型和土壤有限元模型,进行了有限元动力学仿真,探究水田土壤环境下足式机器人典型步态（矩形、修正摆线、椭圆、零冲击）及其参数对单位能耗的影响规律,并在自主研发的足　地作用机理试验台上,设计了与仿真试验参数相同的实际试验,验证了仿真试验结果的正确性。结果表明,椭圆步态能耗性能最好,在步高H=40 mm时,椭圆步态最小单位能耗比矩形、修正摆线、零冲击步态最小单位能耗分别减小12.5%、11%、12%。仿真试验与实际试验机械腿行走足迹比较吻合。仿真试验与实际试验得到的机械腿膝关节和髋关节扭矩吻合程度较好。     

坡道行驶工况下月球车运动控制策略仿真

坡道是崎岖月面环境的典型路况,在分析月球车轮地相互作用模型并对其进行修正的基础上,建立月球车坡道行驶地面力学模型。同时考虑前面车轮对月壤扰动变形的影响,提出了月球车行驶过程中前后车轮沉陷量的计算方法。最后通过分析月球车坡路行驶运动过程,得出如下结论:当坡度角大于21.8°时,应进行避障,而当月球车具有足够的车轮牵引力时,应控制车轮转速,使月球车在最佳滑转率下行驶。在月球车三维可视化仿真平台中进行了仿真验证和试验验证。     

系统参数对汽车平顺性影响的研究

本文建立了基于车身与车轮双质量系统振动的平顺性仿真模型,利用仿真软件MATLAB/simulink对模型的振动特性进行仿真.通过对比车身固有频率、车身部分阻尼比、车身等系统参数的变化来评价汽车的平顺性能,得到影响汽车行驶平顺的主要因素.在设计开发时加以考虑,从而达到优化汽车性能的目的.     

增程式电动拖拉机及其旋耕机组仿真平台开发

针对电动拖拉机研究领域常用仿真方法通用性较差、涉及机组作业的仿真平台尚不完善等问题,以东方红500(YTO-500)拖拉机为研究对象,设计了电动拖拉机结构方案和驱动系统参数,基于CRUISE建立了增程式电动拖拉机仿真平台。仿真分析了电动拖拉机与传统拖拉机的牵引性能,以及低速循环工况下拖拉机的地面特性和能耗情况,结果表明,建立的电动拖拉机仿真模型能够较好地模拟拖拉机行驶状况。通过分析拖拉机动力系、行走系与动力输出轴之间的转矩耦合关系,提出了一种旋耕机组等效模型,建立了电动拖拉机旋耕机组仿真平台,仿真结果表明,机组作业速度处于3.65km/h附近,旋耕机主轴转速保持在200r/min,符合东方红500拖拉机旋耕机组试验结果,车速提高了14%,燃油消耗下降了34.4%。     

一种轻型电动助力车的动态特性分析

利用ADAMS软件对一种轻型电动助力车的动态行驶性能进行了仿真分析,主要包括稳态回转仿真试验和随机路面仿真试验.通过仿真模拟了真实的行驶状况,得到了相关数据,证明该轻型电动助力车的操控性和舒适性满足设计要求.     

对发动机动态试验台的驾驶员模型的研究

在发动机动态试验台上利用高动态测功器实现了汽车行驶时的道路阻力和空气阻力模拟,通过对动力系统各部件(离合器、变速箱、车轮等)转动惯量的模拟实现了整车的惯性阻力模拟,建立了驾驶员模型及实现整车行驶工况的动态模拟.对如何在发动机动态试验台上建立驾驶员模型及不同驾驶员模型的操纵特性对动力系统性能的影响进行了研究.具体包括不同驾驶员模型的操纵特性对汽车起步、换挡品质和汽车动力性影响的研究,并通过发动机动态试验台的试验得出了其影响的规律.     

基于应力修正的载人月球车车轮侧向力模型研究

载人月球探测是无人月球探测的必然发展趋势,载人月球车是载人月球探测中必不可少的探测工具和手段。宇航员驾驶载人月球车进行月面探测任务,在进行转向行驶时,车轮实际速度方向与滚动方向不一致,此时土壤对车轮产生侧向力的作用。载人月球车车轮运行在月球真空、大温差、松软月面土壤的恶劣条件下,与传统地面橡胶车轮不同,采用弹性筛网形式的车轮。基于一般刚性车轮的侧向力模型,引入三个应力修正系数,其中包括两个侧向附着力计算的应力修正系数和一个侧向推土力计算的应力修正系数。通过推导得到载人月球车弹性筛网车轮的侧向力数学模型,利用参数辨识得到应力修正系数的求解公式。对比理论修正模型与试验结果,验证了载人月球车弹性筛网轮侧向力理论模型的准确性。     

主动悬架控制策略研究与试验验证

为了有效协调车辆乘坐舒适性、行驶平顺性及安全性,进行了基于粒子群算法的主动悬架混合控制策略研究。首先分析了天棚/地棚控制策略在提高悬架动力学性能方面的局限性;然后结合天棚和地棚控制策略,提出了混合控制策略,并采用粒子群算法进行了混合控制策略的控制参数寻优,确定了最优控制参数;随后,进行了混合控制策略下主动悬架和传统被动悬架在时域与频域内的对比仿真分析,仿真结果表明,混合控制策略下主动悬架的性能明显优于被动悬架,其车身加速度均方根值减小了13.89%,悬架动挠度均方根值减小了22.22%,车轮动载荷均方根值减小了8.59%,说明了混合控制策略在协调车辆动力学性能方面的有效性以及控制参数优化结果的正确性;最后,进行了台架试验,试验结果与仿真结果基本一致,从而验证了仿真结果的正确性。     

月球车车轮与土壤相互作用的力学特性分析

月球车车轮的结构特征及其与土壤相互作用的力学特性对月球车的运动性能有着重要的影响,了解车轮的以上特性对整车的设计有着重要作用。基于地面力学中土壤的承压、剪切模型,建立了刚性车轮在塑性土壤上运动的力学方程,并通过实例计算分析了车轮的运动状态及结构参数变化对其力学参量的影响,为月球车车轮的性能测试和设计改进提供了参考数据。     

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。     

参数对烛式悬架-转向机构性能影响分析

前轮定位参数变化对悬架-转向机构性能具有重要影响,根据烛式悬架-整体式转向机构结构特点,基于ADAMS搭建转向机构参数化仿真模型,并通过C语言编程与数值计算等方法验证模型的正确性。分析烛式悬架-整体式转向机构的运动特性,获得载荷、车速等因素对定位参数、转向机构运动特性的影响;车轮以固定转角行驶,定位参数、车速、轮胎刚度与车轮侧滑之间的关系等。结果表明:建立的多刚体动力学仿真模型是正确和有效的,机构定位参数变会对运动特性影响不明显,而对其动力学特性影响显著。搭建悬架-转向机构驾驶员在环实时测试系统,结果对分分析表明研究方法和研究结果为改进设计及同类型汽车的设计提供参考。     

基于新型车轮六分力传感器的汽车道路试验系统设计与研究

提出了一种新的基于无线传输的车轮六分力传感器的设计方法，并依此研匍出一种新型汽车道路试验数据采集与分析系统。该系统能够在真实的行驶工况下对汽车车轮各维载荷及其他重要参数进行实时测量，提供可视化信息，方便研究人员在各种路面环境下对汽车的性能进行基于有效信息的评价和诊断。介绍了车轮六分力传感器的结构设计、整个试验系统的构成以及相关的信号处理和试验情况。试验结果证明了传感器测力的正确性以及整个系统的有效性。