基于刚柔耦合模型的工程车辆转向机构设计研究

应用多体系统动力学方法对SGA3550矿用汽车转向机构进行设计研究。首先,应用有限元软件建立转向横拉杆的柔性体模型,并得到其固有模态和振型;其次,结合ADAMS软件建立车辆的刚柔耦合模型;最后,对比分析多刚体模型和刚柔耦合模型的动力学特征,包括转向过程中的车轮转角、直线行驶时的轮距和车轮反向跳动过程中的车轮摆角。结果表明,刚柔耦合模型更为准确地反映了车辆的动力学特征,为转向机构设计提供了更为准确的依据。     

基于模块化建模的多轴车辆转向杆系优化

针对多轴转向车辆轮胎磨损严重的问题,对其主要影响因素之一的转向杆系进行优化分析,提出了基于ADAMS软件的多轴转向杆系的模块化建模和优化方法。以五轴车辆为例,进行了建模和优化分析,首先通过对14个优化变量的灵敏度分析,确定7个优化变量。通过对比优化前后的结果可知,各轴的转角误差降低了(24.5~37.5)%。最后通过对整车虚拟样机模型的仿真和实车的试验测试,分析验证了转向杆系的受力合理性,进一步表明优化后的转向杆系具有较强的实践指导作用。     

基于后轴主动转向的多轴转向杆系优化

多轴转向技术正在向具有主动转向系统和转向杆系的双转向系统发展,但是,由于不同转向系统之间的耦合干涉,双转向系统存在轮胎磨损问题。为此,提出一种新的转向杆系优化方法——双极限目标优化法。根据后轴主动转向的控制策略和车速与车轮转角的关系,确定不同转角范围内的各轴双极限理论转角。通过对转向杆系的优化分析,实现不同速度和转角条件下,转向杆系的转向中心与后轴动态转向中心的协调一致,最大程度降低双转向系统的耦合干涉。针对九轴转向车辆,利用双极限目标优化法对其转向杆系进行优化分析。通过与固定转向中心的优化结果对比发现:双极限目标优化法的最大转角偏差降低30.9%~59.9%,从而验证新优化法的正确性和优点。此方法对双转向系统转向杆系的优化具有重要的指导意义。     

基于多轴转向的转向轴匹配优化研究

多轴转向系统的安全性和可靠性对于多轴车辆来说至关重要,因此,针对各转向轴的转向油缸驱动力矩和轮胎转向阻力矩的匹配优化研究具有非常重要的意义。基于轮胎原地转向阻力矩模型和转向油缸的驱动力矩动态平衡方程,以缸筒、车轴的铰接点B点与缸杆、梯形臂的铰接点D点的相对坐标为设计变量,提出将转向油缸输出功最小作为优化目标的优化方法。以某转向轴为例,并利用Matlab优化工具箱,对转向油缸的铰点安装位置参数进行优化分析。通过拟合分析,获得了转向油缸铰点布置规律,为转向轴的匹配优化设计提供了简洁可行的依据。     

一种具有不同转向模式的多轴转向车辆设计

为改善多轴转向车辆的低速机动性和高速稳定性,设计了一种具有四种转向模式的多轴转向车辆,并基于零侧偏角比例控制策略分析了该车的转向性能.阐述了车辆系统设计和转向执行器的选择流程;建立了多轴转向车辆的二自由度模型,并基于零侧偏角比例控制策略,推导出了车辆质心侧偏角、横摆角速度和侧向加速度的传递函数;利用MATALAB对不同转向模式下车辆的稳态响应和瞬态响应进行了仿真分析.结果表明:合理选择车辆转向模式能够有效改善车辆的低速机动性和高速稳定性.     

基于刚柔耦合模型的工程车辆转向机构设计研究

应用多体系统动力学方法对SGA3550矿用汽车转向机构进行设计研究.首先,应用有限元软件建立转向横拉杆的柔性体模型,并得到其固有模态和振型;其次,结合ADAMS软件建立车辆的刚柔耦合模型;最后,对比分析多刚体模型和刚柔耦合模型的动力学特征,包括转向过程中的车轮转角、直线行驶时的轮距和车轮反向跳动过程中的车轮摆角.结果表明,刚柔耦合模型更为准确地反映了车辆的动力学特征,为转向机构设计提供了更为准确的依据.     

行星轮系刚柔耦合多体动力学分析

建立了行星轮系刚柔耦合多体动力学仿真模型,应用多体动力学仿真分析软件RecurDyn,仿真计算了行星轮系齿轮在完整工作周期所给定最危险工况下的动力学响应,得到了刚柔、柔柔齿轮副之间的动态接触力,与理论值比较吻合;同时得到了柔性行星齿轮和太阳轮的动态等效应力分布云图,以及任意节点的等效应力,分析出行星轮破坏的原因,为行星轮的动态优化设计和灵敏度分析提供参考.     

商用车辆转向系

本文描述了商用车辆转向系的开发趋势介绍了一种已开发的包括机械和液力控制的综合系统的研究，这种系统为满足商用车辆的各种要求是必要的。     

基于刚柔耦合的轨道车辆转向架构架疲劳分析

对某型地铁车辆转向架构架在运行使用过程中局部区域出现裂纹的问题,首先,基于固定界面模态综合法,通过构架主自由度缩减得到了该型构架柔性体模型,从而建立该型地铁车辆刚柔耦合多体动力学模型;然后,结合一种基于柔性体计算结构动应力的方法,探讨该型构架的动应力响应,得到该型构架的振动特性;最后,采用准静态应力叠加法对构架电机吊座结构进行了疲劳寿命预测。仿真结果与该型构架实际出现疲劳破坏的位置吻合,从而验证了基于刚柔耦合模型对构架进行疲劳分析方法的正确性。结果表明,利用这种方法可以在构架前期开发阶段为其疲劳寿命预测提供理论依据。     

履带车辆系统刚柔耦合动力学建模及分析

为准确预测履带车辆动态行驶特性,充分考虑了履带非线性因素和地面变形对行驶性能的影响,在贝克理论的基础上建立了履带车辆系统刚柔耦合动力学模型,并在两种路况下进行了算例仿真。结果认为:当履带车辆通过平坦路面时,车辆前进速度和驱动轮角位移迅速从初始值上升到最大值,当驱动轮扭矩保持在6000时,车辆前进速度从指数级上升转为指数级衰减,并且车辆打滑率随着驱动轮扭矩的增大而增加;当通过正弦路面时,车辆动力学特性呈现上下振荡的稳定状态。研究结果为履带车辆行驶特性的准确预测提供了一种新的方法参考。     

基于弹簧约束的无碳小车转向机构的建模与仿真

针对无碳小车转向机构作用力对小车运动轨迹的影响,讨论了前轮转角函数为方波、三角波等形式变化时的小车运动轨迹.在转向机构的结构中加入了弹簧约束,对前轮转向角进行约束.以推杆作用力和转向杆转角为变量建立了转向机构的传递函数模型,选取一定的弹簧系数、转向角度等参数,对该数学模型进行了仿真.仿真结果与实验结果完全相同.     

齿条齿轮转向系统动态仿真分析

利用Pro/E软件、ADAMS软件和ANSYS软件建立刚柔耦合的齿轮齿条转向系统模型,并对其进行动力学仿真和有限元分析;这种联合仿真分析方法可以提高设计质量和效率,具有一定的参考价值.     

某SUV型车刚柔耦合建模及乘坐舒适性分析

汽车独立悬架的下横臂和横向稳定杆结构尺寸较长,在行驶过程中因受到冲击载荷而容易产生变形,从而影响到悬架的运动特性,最终影响整车的乘坐舒适性。根据某SUV型车,应用有限元软件ANSYS将其前后悬架的下横臂、横向稳定杆柔性化,然后在Adams/Car软件中创建该车的刚体模型和刚柔耦合模型,并分别进行乘坐舒适性分析。结果表明:刚柔耦合模型更能反映出汽车的实际情况,该车乘坐舒适性整体表现良好。     

人-机-路环境下摩托车刚柔耦合系统动力学研究

目前摩托车系统动态特性研究一般采用多刚体动力学方法,没有考虑摩托车车架空间柔性体、人和路对摩托车动态特性的影响,致使其动态特性与实际存在较大的差别.把车架作为空间柔性体,考虑发动机和路面激励,建立了人-机-路环境下摩托车系统刚柔耦合动力学模型,对其加速、制动、转向等工况下系统的动态特性进行了仿真和评价,试验验证了理论分析的正确性:对摩托车通过国家B级路面和凸台两种工况下系统的平顺特性进行了仿真和道路试验,研究结论对摩托车整车开发及动态性能优化有一定指导意义.     

Experimental validation of steering torque feedback simulator through vehicle running test

This paper describes a force feedback system based on real-time multibody dynamic analysis. This system can provide the analyzed reactive force to the operator through the operational device. In this study, this system is used as a steering torque feedback simulator of an automobile. This simulator can provide the haptic sensation of the steering wheel to the operator. For the purpose of evaluating the validity of the developed simulator, we conducted some vehicle running tests with an experimental electric vehicle. The results of these tests were compared with the results simulated on the steering torque feedback simulator. It was shown that the developed simulator can provide a suitable steering torque to the operator. This paper was presented at the 4th Asian Conference on Multibody Dynamics(ACMD2008), Jeju, Korea, August 20–23, 2008. Dr. Taichi Shiiba received a Doctor of Engineering from The University of Tokyo in 2001. He became an Associate Professor at Meiji University in 2007. A Member of JSME and JSAE, his major areas are multibody dynamics, vehicle dynamics, and driving simulators. Wataru Murata received a B.S. degree in mechanical engineering from Meiji University in 2007. His research interests are vehicle dynamics, real-time analysis, and multibody dynamics.     

重型组合式多轴挂车转向机构的优化设计

对重型组合式多轴挂车的转向机构进行了分析,推导出了转向机构各部件之间的运动关系式,在此基础上建立了这类挂车转向系统机构的优化设计模型。应用复合形优化算法对建立的优化模型进行优化求解,并使用Ⅶ语言编写了图形用户界面程序。使用该优化程序对某专用车辆厂生产的多轴挂车转向机构进行了优化设计,计算结果表明该方法正确实用。     

多轴线液压板挂车转向机构优化程序的实现

对多轴线液压板挂车转向系统的工作原理进行了介绍,分析了其转向机构中各构件的位置关系和运动学关系,并在此基础上建立了以加权角差和为目标函数的优化模型,利用复合型优化算法对该模型进行了优化求解,并编制了易于使用的通用转向机构优化程序;程序优化结果有效地克服了转向纵拉摊断事故的出现,同时很好地改善了整车的转向性能,其应用于某专用车辆制造厂生产的多轴线挂车转向机构,实际应用表明该方法是正确的、实用的.     

多轴重型全挂车机械液压全轮转向装置设计

对重型多轴全挂车的机械液压全轮转向装置进行了结构设计,对转向机构的运动学关系式进行了分析.建立了转向机构转弯半径差及车轮转角差的加权和为目标函数的优化模型.应用复合型优化算法针对5轴线全挂车转向机构建立的模型进行优化求解,结果表明能有效改善整车的转向性能.     

多桥转向全路面起重机操纵稳定性研究

根据汽车起重机多桥转向系统的动力学方程普适公式,建立了MATLAB／Simulink仿真模型,分析了多桥转向各桥的转向比关系,并以三桥转向为例,对前轮转向和多桥转向在时域比较分析,其中多桥转向采用零侧偏角比例控制策略。分析结果表明,采用零侧偏角比例控制多桥转向,可以使系统在任意速度下的侧偏角稳态值为零,转向过程更平稳;并且使横摆角速度的稳态值变化范围减小,驾驶员操作更舒适,显著改善了系统的操纵稳定性。