空气弹簧在100%低地板轻轨车上应用可行性分析*

基于多体动力学仿真软件SIMPACK,对某型采用纵向耦合边驱电机转向架的100%低地板轻轨车三模块编组建模,在MATLAB/Simulink中对其中央悬挂部件空气弹簧的主气室、节流孔、附加气室建模.对100%低地板轻轨车运行工况进行设定,通过联合仿真的方式对空气弹簧在100%低地板轻轨车上应用可行性进行分析,得到:1)空气弹簧应用到100%低地板车上后,车辆蛇行失稳临界速度为149km/h,大于设计时速,车辆有较好的运行稳定性.2)车辆运行时,平稳性及最大加速度指标均小于2.5,车辆有较好的运行平稳性.3)车辆通过小半径曲线时,轮重减载率、脱轨系数、轮轴横向力、轮轨横向力指标均小于评判标准限值,车辆有较好的曲线通过能力.4)空气弹簧在通过工况设定的小半径曲线时,各项性能指标均符合该型空气弹簧技术标准,空气弹簧在100%低地板轻轨车上应用可行.     

空气悬架的ADAMS建模研究

在对空气悬架的结构性能进行分析的基础上,以1/4车辆空气悬架为例,研究了空气悬架的简化模型、动力学方程,采用虚拟样机技术,在ADAMS的View模块中建立了1/4车辆二自由度动力学仿真模型.通过定义施加各种约束来限制构件之间的相对运动,从而构造出虚拟的实验平台.仿真结果表明,ADAMS虚拟技术为实体建模提供了很好的平台,为避免推导机械系统数学模型提供了一种新的途径,特别是为比较复杂的机械系统建模带来了很大的方便.     

汽车整车多体系统动力学建模和仿真

该文利用多体理论对SGZ4032型牵引车建立整车系统动力学模型，模型中将钢板弹簧离散为多个无质量Timoshenko梁连接的柔性体，以此模拟钢板弹簧的非线性特性。将整车模型在方向盘正弦输入下进行仿真，仿真结果表明：车辆的性能参数与方向盘输入有较好的跟随性，但由于非线性特性的影响而存在滞后现象，同时由于载荷的转移，车辆转弯时内侧的侧向力比外侧的侧向力小，且变化相对平缓。该模型较好地反映车辆实际运行的动力学特性，其建模方法可以应用于类似车辆的动力学性能研究中。     

舰载机前起落架突伸的动力学响应分析

为研究舰载机前轮拖拽弹射起飞技术,基于多体系统动力学理论,建立模拟舰载机前起落架突伸的4自由度多体动力学模型,推导出系统的动力学微分方程.利用该模型,用数值方法仿真舰载机前起落架的突伸运动,得出突伸过程中舰载机的重心位置、俯仰角和前起落架空气弹簧力等参数的动态响应特性.仿真结果可为舰载机及其起落架设计提供参考.     

基于RecurDyn的滑转对履带车辆加速性能影响研究

采用多体动力学仿真软件RecurDyn的履带车辆子系统Track(HM),建立履带车辆多体动力学模型,并在MATLAB/Simulink下建立了整车动态系统仿真模型。对履带车辆在硬、软两种地面的加速过程进行动力学仿真和对比分析,着重讨论在不同滑转的条件下履带车辆的加速性能以及滑转率对加速性能的影响,为履带车辆加速性能的研究与滑转的控制提供指导。     

磁浮列车悬浮系统的神经网络建模研究

磁浮列车的悬浮系统是一个典型的非线性系统,其精确数学模型的建立非常困难。目前使用的系统模型大多是经过简化的近似线性化动力学模型,这样的模型在悬浮系统的研究中只起到方向上的指导作用,在工程实践中获取控制对象的精确模型具有重要的意义。神经网络不仅能够逼近复杂的非线性静态映射关系,同时也可以用于动态系统的特性学习,这里采用神经网络来建立悬浮系统的精确模型。文中简述了磁浮列车悬浮系统的基本结构和原理。讨论了非线性动态系统神经网络建模的一般方法。采用了输出反馈型的多层前向神经网络对悬浮系统进行了建模。并使用悬浮系统的输入输出数据对神经网络模型进行了训练和仿真,验证了该建模方法的可行性。     

基于AMESim的车辆悬架系统建模与仿真

介绍了高级工程系统仿真建模环境AMESim,利用该软件建立了车辆悬架系统的模型,并对该模型进行时域仿真分析,仿真过程中给出了阶跃输入下车辆轮胎的弹性形变、悬架系统对车辆垂直速度的响应以及对车身加速度的影响情况。结果表明,该仿真环境较为真实的模拟车辆悬架系统的实际响应,为其他车辆悬架系统的仿真与优化提供了基础模型。     

非线性油气悬架的平顺性仿真研究

该文针对某工程车辆油气悬架系统建立了单气室油气弹簧的非线性刚度模型，在传统的定刚度车辆两自由度振动模型中加入了非线性的因素，使计算机仿真更接近工程实际。在Maflab／Simulink的环境下，对油气弹簧的刚度非线性、D级随机路面输入以及在随机路面输入下的车辆平顺性进行了计算机仿真。最后将油气悬架平顺性仿真结果和线性二次型最优主动控制悬架以及钢板弹簧被动悬架进行了比较，证明了油气悬架在降低车身加速度、改善轮胎接地性等方面具有显著的优越性和工程应用价值。     

作战仿真中电子对抗的系统动力学模型研究

研究了电子对抗系统的组成。以雷达对抗为例，运用系统动力学方法建立了雷达对抗的系统动力学模型，分析了影响雷达对抗能力的因素，并进行仿真研究，给出了仿真结果。研究表明，系统动力学方法为解决复杂的电子对抗建模问题提供了比较方便实用的手段，对电子对抗的仿真研究具有重要意义。     

基于活塞形状改变的空气弹簧特性仿真研究

研究汽车装用空气弹簧刚度优化问题,活塞形状对膜式空气弹簧刚度特性的影响较大。为了提高整车的平顺性能,建立空气弹簧简化模型,得到圆台和倒圆台活塞形状下空气弹簧的有效承载半径影响因素。利用ABAQUS软件建立安装圆柱、圆台和倒圆台活塞的空气弹簧有限元模型进行,研究了不同圆台角下圆台活塞空气弹簧的刚度特性。仿真结果表明,在一定范围内,圆台角度越大,空气弹簧刚度也越大,证明与理论分析吻合,并对空气弹簧的设计和匹配具有一定的指导意义。     

基于刚-柔混合模型的300T铁水车动力学仿真

为保证300t铁水车的安全运输,采用刚-柔混合动力学模型研究了该车的动力学性能.以I-DEAS软件为柔性体仿真平台,ADAMS/Rail软件为多刚体系统仿真平台,给出了创建刚-柔混合动力学模型的技术路线,采用在系统外将所关心的对象柔性化的建模方法建立了某公司研制的特种车辆-300t铁水运输车的刚-柔混合动力学模型.基于刚-柔混合模型的动力学仿真结果表明:弹性轨道对该车运行平稳性和曲线通过性能的影响大于柔性转向架对运行平稳性和曲线通过性能的影响.因此,对这类特种车辆进行动力学仿真应采用弹性轨道.当计算规模很大无法考虑转向架的柔性效应时,仅使用弹性轨道所获得的结果也能达到相当的精度.     

野草入侵模糊算法的半主动空气悬架研究

为了抑制由路面不平引起的车辆振动,结合磁流变阻尼器和空气弹簧的变阻尼/刚度特性,设计了含内置永磁体式磁流变阻尼器的半主动空气悬架系统.基于电磁学原理,对内置永磁体式磁流变阻尼器的力学特性建模.建立了1/4车辆二自由度动力学模型,并利用野草入侵算法对常规模糊算法规则进行优化,开发了野草入侵-模糊混合控制策略对内置永磁体磁流变阻尼器的空气悬架进行半主动控制.为验证该控制策略在磁流变空气悬架的半主动控制效果,进行了C级路面随机输入及凸块脉冲输入仿真分析,仿真结果可知,野草入侵-模糊控制策略能有效地提高半主动悬架系统的综合性能.并且通过台架试验进一步表明,利用该控制策略能够使车身振动加速度及悬架动挠度分别减小25.87%、35.13%.     

基于ADAMS的车辆传动系统动态特性仿真研究

为进行模型快速修改或更换,实现车辆动力传动系统高效建模仿真,基于可视化的动力学仿真软件ADAMS,应用模块化建模方法,按车辆动力传动系统的物理组成进行模块分解。建立车辆动力传动系统各分模块虚拟样机模型,并组浆成车辆动力传动系统共同工作虚拟样机模型。利用该模型,对某型履带车辆进行换挡动态仿真,并与试验数据比较分析。结果表明,仿真数据与试验结果能较好吻合,该模型能够用来仿真车辆传动系统的动态力学性能,并为后续研究提供支持。     

基于UM的磁浮列车-轨道梁耦合振动仿真程序开发

基于大型通用多体动力学仿真分析平台Universal Mechanism(UM),开发用于磁浮列车 轨道梁耦合振动仿真的专用程序UM Maglev,其中：磁浮列车设置为多刚体模型,弹簧和阻尼器的刚度和阻尼视为线性或非线性力元;轨道梁设置为三维铁木辛柯梁模型,或从外部有限元软件导入模态分析结果;轨道线路包含平面和纵断面曲线、超高和轨面随机不平顺;悬浮和导向系统控制采用PID模型;多体动力学系统微分 代数方程求解采用Park刚性稳定法。该程序可用于考察磁浮列车的曲线通过性能、运行平稳性和乘坐舒适度,研究悬浮/导向气隙与磁浮控制系统参数优化,分析轨道梁在动态电磁力作用下的振动响应。     

基于虚拟样机的磁悬浮控制系统仿真

自从磁浮列车的概念诞生起，研究者们一直采用微分方程描述方法对系统进行研究。但是由于系统是多点耦合，并且严重非线性，这种传统的研究方法已经不能满足研究需要，磁浮列车的飞速发展迫切需要一种新的有效的研究手段。虚拟样机技术是近几年在国际上逐渐发展起来的，它利用三维实物图形建立模型，避免了描述微分方程的困难。文中利用AD—AMS虚拟样机软件组建详细的磁浮列车单个转向架三维模型，以垂向控制系统为研究对象进行虚拟样机仿真分析。最后给出了车辆慢慢悬浮和激励测试的仿真结果，这一结果与实验现象是一致的。该文将虚拟样机技术与磁浮列车系统技术研究有效地结合起来。     

扑翼飞行的气动建模与仿真分析

用计算流体力学的数值仿真方法对微扑翼飞行的非定常空气动力学问题进行了建模与仿真研究。在对昆虫扑翼飞行运动的仿生模拟基础上,建立了简化的扑翼运动二维翼型的运动学与空气动力学模型。利用任意拉格朗日欧拉（ALE）有限元方法求解出N-S方程的数值解,将流场仿真结果与实验进行了对比,并分析了扑翼运动产生的前缘漩涡对升力的作用。文中的建模、分析方法和结论对微扑翼飞行器的分析设计和应用提供了一定的理论依据。     

渐变刚度板簧式轻卡悬架阻尼参数仿真设计

为了有效提高渐变刚度钢板弹簧式轻型卡车的乘坐舒适性,根据弹簧受力与刚度和变形之间的关系,利用等频原理,建立了渐变刚度钢板弹簧力学特性解析计算模型,并利用钢板弹簧加载-卸载试验对所建立的模型的正确性进行了验证。基于1/2车辆行驶振动模型,利用MATLAB的Simulink工具箱,建立了考虑渐变刚度钢板弹簧力学特性的轻卡行驶振动仿真分析模型。最后,以人体振动舒适性最佳为目标,利用多岛遗传算法,建立了轻卡悬架系统阻尼参数仿真设计方法,并利用实车试验对所建立的轻卡悬架系统阻尼参数仿真设计方法的正确性进行了验证。上述研究为渐变刚度钢板弹簧式轻卡悬架系统参数的设计提供了有效参考。     

基于弹簧振子理论的装甲车辆振动过程仿真

该文研究内容为车辆(轮式、履带)在不平路面行驶和通过障碍时的平顺性问题。利用状态方程法建立了包括随机和确定路面轮廓、三维车体等较为通用的车辆行驶平顺性模型，并针对行驶振动中车轮与悬架的碰撞建立了专门模型。对某型装甲车辆进行了计算机仿真和验证，对模型的精度和有效性进行检验和评估。结果证明所建立的车辆-地面系统模型是有效的。该模型和建模采用的方法为装甲车辆的系统设计和动力学分析提供了一条途径。     

柔性两轮直立式自平衡仿人机器人的建模及控制

研究了柔性两轮直立式自平衡仿人机器人的动力学建模问题．运用拉格朗日方法和动力学原理建立了柔性两轮自平衡仿人机器人的动力学模型．使用弹簧模仿人的腰椎,并考虑了机器人的柔性腰椎弯曲;这是与以前机器人的不同之处．对得到的动力学模型进行了线性化处理,并建立其状态空间方程;由此建立的动力学模型结构简单,易于对机器人进行有效控制．仿真实验验证了系统的稳定性,对其实验结果进行的详细分析验证了系统建模和LQR控制器设计的合理性和有效性．     

电传动履带式装甲车辆动力学建模与仿真

与传统的机械传动车辆相比,电传动装甲车辆具有许多的优点,是现代装甲车辆的发展趋势之一.针对传统稳态动力学模型不能准确反映车辆在实际复杂工况下的动态性能这一问题,利用多体动力学分析软件RecurDyn建立了履带式装甲车辆动力学模型,分析了道路的建模原理,建立了道路模型,对履带车辆进行了动力学和运动学分析,最后在不同条件下进行了仿真,得到了预期的结果.这证明了动力学模型的准确性和可行性,为电传动履带式装甲车辆的研究提供了一种行之有效的方法.可以预测车辆的性能,缩短研制周期,降低研究成本.