重型机械传动系统动态载荷优化研究

采用ADAMS建立了某重型机械传动系统整车结构的动力学模型。针对满载和空载工况下装载机结构系统进行了动态载荷计算,采用多岛遗传算法优化了桥壳载荷分配率。分析了不同车速和工作装置的不同提升高度对车辆动态性能的影响。结果发现,在在不平坦的路面上快速行驶时,对车辆造成的振动较大。通过试验分析了不同作业过程下桥壳所受载荷的动态变化规律和大小,试验数据为装载机的多体动力学分析提供了数据参考。     

工程机械液压稳定系统动态特性与实验研究

为了提高装载机整车结构的可靠性与稳定性,设计了一套具有蓄能器、电磁换向阀、可调节流阀的液压行驶稳定系统,建立了简化的整车动力学模型,分析了蓄能器的容积和预充压力对油缸刚度的影响,研究了不同车速、不同载荷等参数下整车结构的刚度变化规律.仿真结果表明加入行驶稳定系统之后,满载和空载工况下垂直方向车架的振动加速度得到了明显的降低.实验结果表明,蓄能器能够较好的跟随液压系统完成工作任务,起到了较好的减震效果.经过正交实验得到了蓄能的性能参数MAP图,为控制策略设计提供了数据参考.     

计及悬架和路面扰动下的轮式悬架移动机械手动力学研究

对轮式悬架移动机械手进行动力学研究。综合考虑移动载体的线弹性-阻尼悬架和不平路面等工况,结合轮式悬架移动机械手的约束方程,提取了系统独立坐标变量和关联坐标变量,构建出包含构件坐标变量的轮式悬架移动载体的驱动力模型,建立了轮式悬架移动机械手动力学模型,采用数值仿真对比研究了不同载体移动速度、不同线弹性-阻尼悬架和不同路面对动力学模型的影响。研究结果表明,载体的移动速度对其沿垂直方向的波动的中心位置影响大,悬架刚度和路面扰动对移动载体沿垂直方向的波动范围、移动载体的倾角变化范围、移动载体的驱动力的变化范围均有影响。
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基于多体动力学的整车台阶路况通过性动态仿真研究

基于多体动力学原理,利用ADAMS软件建立了某轿车的多体动力学模型及四种不同高度台阶路面模型。依据实车台阶路况通过性试验工况,对整车多体动力学模型进行了台阶路况通过性仿真并获取了车身底部标记点与路面的干涉情况。本文对实车通过台阶路面时车身底部标记点和台阶的干涉情况与仿真结果进行了对比。对比结果表明,基于多体动力学的整车台阶路况通过性动态仿真结果具有较高的准确度。     

六轮足地面无人车辆动力学建模及仿真研究

为了对六轮足无人车辆动力学特性进行研究,结合多体动力学理论,基于Recur Dyn仿真平台建立了路面系统模型和车辆动力学模型;选取典型路况、不同障碍对无人车辆进行多工况动力学仿真;仿真结果表明:所建三维路面模型能够较好的模拟实际随机路面;所建六轮足无人车辆模型越障性能较好,具有良好的通过障碍的能力。为六轮足无人车辆的设计和研究提供了模型参考。     

坦克多体系统动力学建模及模型试验验证

为研究坦克的行驶振动特性和越野机动性,通过虚拟样机技术和多体动力学建模方法,对坦克动力学系统进行了拓扑结构分析,建立了坦克多体系统动力学模型,基于谐波叠加法建立了随机路面模型;为了验证模型的可信性,在稳定行驶工况下,分别选取汽车平台障碍和随机路面高速跑道环境,将模型仿真结果和实际车辆试验结果进行对比分析。结果表明：该坦克多体系统动力学模型能够较好地反映实际车辆的振动特性,为坦克行驶振动特性的研究提供了参考模型;实车试验的方法能够很好地用于仿真车辆模型动力学特性的验证。     

农用履带收割机典型路况下的动力学仿真分析

为全面分析某型农用履带收割机在典型路况下的动力学特性,以多刚体系统动力学理论为基础,建立了该型收割机的多体系统动力学模型,通过理论结果与仿真结果的对比验证了模型及方法的真实性,并在此基础上开展了B级随机路面与含垂直土丘等极限路况下的行驶动力学仿真研究。结果表明:车辆以两种典型速度通过B级随机路面时,除了少数起伏较大的位置上加速度值较大外,其他位置上的垂向加速度在3个重力加速度以下;当该收割机以典型车速通过0.1m障碍时,车速越高,车体的垂向加速度越大,车体的振动频率越大;而以典型速度分别通过0.1 m和0.15 m障碍时,车速相同情况下,随着障碍高度的增加,车体的最大垂向加速度值呈1.5~2.2倍左右的增加。所述研究方法及结果可为该类农用履带收割机的研发及改进提供参考。     

横风下高速列车的非定常气动特性及安全性

为研究横风下不同路况(平地、路堤、桥梁)运行时的高速列车非定常气动特性及安全性,基于空气动力学和多体系统动力学理论,建立高速列车空气动力学模型和车辆系统动力学模型。采用分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)方法,计算在横风下运行速度为300 km/h列车的周围流场,风速为17.1 m/s,风向与列车运行方向垂直,得到各路况运行时高速列车车体所受非定常气动力的时域特性、频域特性及列车周围非定常流动结构。根据高速列车整车试验规范,以脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和轮轨垂向力为安全性指标,分析不同路况下列车的运行安全性。结果表明,横风中列车所受气动载荷存在明显的非定常性,各车辆的气动载荷功率谱密度存在明显峰值,气动载荷主频集中在5 Hz以内;复线路堤背风侧运行列车的安全性最差,其次为复线桥梁迎风侧、复线桥梁背风侧、复线路堤迎风侧、平地。     

基于ADAMS矿用车辆平顺性影响因素分析

车辆平顺性是车辆在行驶过程中对振动的适应度的性能,对其的影响因素较多。应用三维建模软件Soldworks和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立矿用汽车在随机路面和波形路面输入条件下的平顺性仿真模型,并进行各种工况的仿真。分别改变车速、悬架刚度、簧载质量、簧载质量质心位置、路面不平度等影响整车平顺性的因素,分析这些因素对平顺性的影响程度。仿真结果表明,矿用汽车满载比空载工况行驶平顺性更好;满载时,将油气悬架的刚度等效为线性刚度来分析汽车的振动情况,误差较小;分析结果为进一步设计分析提供参考。     

基于减速坎路面的某六轮特种车瞬态动力学仿真与实验

针对结构和行驶路况复杂的X06E六轮驱动全地形车，建立了其整车刚体动力学模型，通过对车身进行模态分析，提取了车身柔性体模型，从而建立了X06E六轮驱动全地形车刚-柔耦合系统动力学模型。针对某试验场减速坎实际尺寸建立了相应的路面模型，并以此为输入进行了X06E六轮车瞬态动力学仿真分析，与试验场减速坎路面实际行驶工况采集的车轮垂直力和车身应变进行了对比验证。结果表明：无论是车轮垂向力，还是车身应变，仿真和试验结果趋势和幅值吻合较好，为六轮驱动全地形车动态设计和分析提供了参考。     

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.     

掘式装载机动力学分析

挖掘式装载机在不同的工作状态和路面条件下,各个主要部件的质心位置、受力等状态都会不同。挖掘式装载机的工作环境较为恶劣复杂,在该环境下一般会出现台阶、沟壑等路面情况。所以根据挖掘式装载机仿真的技术要求,结合在实际工作中存在的工况,对几种工况进行仿真分析。具体内容包括挖掘式装载机的台阶、沟壑以及摆臂等动力学仿真。     

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。     

基于两级蓄能器结构油气悬架的特性研究

针对重型车辆在空载和满载工况下载荷差距较大的特点,在传统液压弹簧悬架基础上设计了适合车辆作业要求的两级蓄能器结构的油气悬架系统,建立了液压弹簧悬架与两级蓄能器结构油气悬架刚度和阻尼的数学模型以及单悬架的振动模型,对比分析了在模拟随机路面输入下,悬架在空载与满载工况下的振动特性。仿真与试验结果表明:通过对两级蓄能器参数的合理匹配,能够使悬架系统的固有频率在两种不同工况下基本一致,验证了改进后的两级蓄能器油气悬架在改善车辆行驶的平顺性和稳定性效果显著。     

空气悬挂半挂液罐车的疲劳寿命预测

采用Fourier逆变换方法编制MATLAB程序对路面不平度进行模拟仿真,在路面横向不平度完全一致的假设下,获得轴距相关的、多级路况多行驶工况下的路面随机激励;在对带附加气室的空气弹簧系统进行当量处理的基础上,利用有限元软件ANSYS建立空气悬挂半挂液罐车的实体有限元模型并进行瞬态动力学分析,根据有限元分析的结果,结合雨流计数法、Goodman应力修正公式和Miner法则对半挂车的疲劳寿命进行了预测。     

基于ADAMS的装载机工作装置动力学仿真方法研究

文中针对装载机工作装置进行动应力测试需要较高的时间与人力成本,以国产额定载重9t装载机为研究对象。提出一种应用虚拟样机技术快速获得装载机工作装置应力特性的方法。在ADAMS中建立了工作装置虚拟样机模型,对工作装置在不同工况下利用Step函数进行多刚体动力学仿真分析,得到的铰点载荷与实测载荷进行对比,验证仿真方法的合理性。利用Ansys生成动臂、摇臂以及连杆的柔性体文件,采用模态叠加法建立工作装置刚柔耦合动力学模型,导入不同工况下实测液压缸位移与铰点载荷,进行了工作装置动力学仿真分析,与Step函数仿真结果对比,结果表明：对于刚体动力学仿真分析,利用Step函数模拟铲装作业可以较好地反映铰点处的峰值载荷。对于刚柔耦合动力学仿真分析,基于实测载荷的最大应力与基于Step函数模拟的最大应力相对误差不超过26%,研究为装载机工作装置的强度分析与结构优化提供参考依据。     

基于随机路面激励的车炮刚柔耦合行驶动力学研究

基于随机路面激励,应用多刚体系统动力学和柔性多体系统动力学理论,对某新型车载防空多管火箭武器系统进行了行驶仿真研究.文中建立了越野车与多管火箭武器的刚柔耦合动力学模型,考虑了轮胎在其中的作用,重点编写了B级路面的随机路面谱,进行了各种速度的行驶仿真分析,得到了车炮系统及关键部件的动态响应,为新型防空火箭武器系统的研制、试验提供了理论支持.     

轮式装载机传动系载荷谱编制方法研究

为指导轮式装载机可靠性设计,提出一种轮式装载机传动系载荷谱编制方法。采用"五段法"测试了轮式装载机传动系载荷时间历程信号;通过频谱分析,确定载荷信号频率不超过1Hz的特征;按照"空载运行-铲掘装载-满载运行-卸载"四段的循环特征,对信号进行分割与合并,完成信号的平稳处理;通过雨流计数与工况合成法,获得载荷均值符合正态分布、幅值符合威布尔分布的特征,完成载荷幅值极值的统计推断;根据波动中心法,编制出了轮式装载机传动系各部件的八级载荷谱与程序加载谱。研究表明,轮式装载机传动系载荷信号可依特征分四段平稳处理,且具有显著的概率分布特征,编制的载荷谱符合装载机真实工况。     

驾驶员对汽车方向的自适应控制行为建模

模拟驾驶员在驾驶学习过程中对汽车动力学特性的学习行为,建立汽车驾驶员对汽车方向的自适应控制行为模型.根据驾驶员对汽车方向控制的熟练程度,将驾驶员分为合格驾驶员和专业驾驶员.在驾驶学习过程中,新手驾驶员经过低速缓慢转向工况的反复学习和训练后对汽车动力学特性有基本的了解,可以在低速线性区内熟练地控制汽车.考虑低速区内驾驶员控制行为的特点,建立基于遗传算法离线整定的方向控制模型模拟新手驾驶员成为合格驾驶员的过程.当车速较高或侧向加速度很大时,车辆动态响应具有明显的强非线性特性,合格驾驶员需要经过高速驾驶经验的累积过程才能熟练地控制汽车,成为一名专业驾驶员.因此,针对高速行驶时汽车的非线性动力学特性,在原有模型基础上引入神经网络在线整定的方法,模拟合格驾驶员经高速行驶训练成为专业驾驶员的学习过程.模型的仿真结果与真实驾驶员操纵行为具有很好的一致性.     

基于系统约束的重型汽车动力学建模及分析

针对传统方法建立汽车整车动力学模型中存在的过程复杂、约束难以确定等问题,以重型汽车整车为对象,应用Udwadia-Kalaba理论提出了一种基于系统约束的离散化模型,并进行了动力学分析。该模型考虑了汽车在正常行驶过程中路面对4个轮胎的真实激励情况,重点研究了整车z向的动态特性。通过MATLAB仿真得到空载和D级路面激励情况下的振动特性,并将该模型与传统方法建立的模型进行比较,验证了模型的正确性,同时分析了车身关键位置及驾驶员位置动态特性曲线。