基于Udwadia-Kalaba理论的悬架零部件动态载荷计算方法

以轮心六分力作为输入,研究了基于Udwadia-Kalaba理论的悬架零部件动态载荷计算方法.以五连杆后悬架作为建模对象,建立了悬架系统动力学模型,并将系统总约束力进行分解,得到各部件所受动态载荷的解析表达式.与传统拉格朗日建模方法相比,该方法无需借助拉格朗日乘子,降低了建模复杂程度.为验证方法的正确性,将数值计算结果与传统建模软件Adams/Car仿真结果进行对比,结果表明:该方法准确、高效,计算所得动态载荷与Adams/Car仿真结果均具有较好的吻合性;最后将该方法应用到实车试验中,进行了某SUV后悬架的动态载荷预测.

钢板弹簧建模方法研究

建立了5种不同的钢板弹簧模型,并从钢板弹簧自身的力学特性、悬架系统的K&C特性以及整车动态特性等方面,对这5种钢板弹簧模型进行了仿真分析对比。结果表明,在传统的SAE三连杆方法和离散梁方法的基础上引入梁单元而提出的扩展三连杆方法,建模过程较简便,仿真结果与公认具有较高精度的离散梁模型的结果较接近,比较适用于悬架子系统和整车分析。

轮胎定型硫化机结构优化设计

针对轮胎定型硫化机设计中的实际工程需求 ,将结构有限元分析技术与优化方法相结合 ,以硫化机的主要部件横梁为例 ,研究了硫化机的结构拓扑优化设计和结构尺寸优化设计 ,讨论了其中的一些关键技术 ,包括应力和位移约束下连续体结构的拓扑优化、基于离散变量的结构优化设计和敏度分析 。

考虑路面激励的车辆侧翻仿真分析

为了能够有效地反映路面激励与转向输入引起的车辆侧翻特性,提出了一个能够同时考虑路面输入与转向操纵的联合车辆侧翻模型。利用Matlab/Simulink搭建了联合模型的仿真模型,并采用Adams车辆模型验证了联合模型的有效性。在此基础之上,通过开展仿真试验分析了路面等级、行驶车速、转向盘操纵速度等参数对车辆侧倾状态的影响。研究结果表明:联合模型能够较好地反映车辆在转向输入、路面输入耦合工况下的侧倾状态。该研究为车辆侧翻研究提供了有效的参考模型。

单气室油气悬架阻尼特性分析

介绍了一种单气室油气悬架结构及工作原理,推导了该油气悬架阻尼特性数学模型,利用Matlab对油气悬架的阻尼力进行了理论计算,得到了油气悬架示功特性曲线,并结合台架试验数据进行了对比,验证了模型的有效性。然后,根据所建立的油气悬架阻尼特性数学模型,改变阻尼孔直径、激振频率、单向阀节流口过流面积等关键参数考察了油气悬架阻尼力的影响因素。研究结果表明:阻尼力随着激振频率的增大而增大,随着阻尼孔直径、单向阀节流口过流面积的增大而减小。

基于虚拟样机的减振器阻尼特性仿真与调试

针对双筒液力减振器的内部阀系结构,借助于ADAMS/Hydraulics模块,搭建其参数化和功能化的虚拟样机,进行了阻尼特性的仿真计算与试验验证。在此基础上进行二次开发,使之能够通过操作界面方便地设置阀系设计参数,快速自动地完成减振器建模、仿真与调试。结果表明,该方法能够缩短开发周期,减少样件试制和试验成本,提高产品的系统级性能。

液电式馈能半主动悬架控制特性仿真分析与能量回收验证

为了回收车辆悬架系统在行驶过程中产生的振动能量,提出了一种液电式馈能半主动悬架(hydraulic-electrical energy regenerative semi-active suspension,HERSS)系统方案,并深入研究了HERSS半主动控制特性及馈能特性。根据HERSS系统原理,明确了其独特的单行程可控特点,推导了HERSS四分之一悬架系统方程,设计了线性最优LQG(linear quadratic Gaussian)控制器,利用MATLAB/Simulink搭建了基于LQG控制的HERSS仿真模型,通过仿真试验对比分析了HERSS、被动悬架、传统半主动悬架的性能差异。最后,进行了HERSS的馈能特性台架试验。研究结果表明:针对簧载质量加速度、悬架动行程、车轮动位移3个指标而言,由于HERSS仅伸张行程阻尼力可调的特点,其综合性能介于被动悬架、传统半主动悬架之间。针对馈能特性,当控制电流达到30A时,HERSS回收能量功率最高为51.94 W,对应的能量回收效率为12.86%,并且试验数据整体呈现出HERSS回收到的振动能量及能量回收效率随着控制电流的升高而增大的规律。其他悬架形式无法回收振动能量,因此,HERSS在馈能特性指标上具有明显优势。综上所述,HERSS能够满足汽车对半主动悬架系统的功能要求,并具有能量回收功能,在新能源汽车领域具有一定应用价值。该文研究成果可为液电式馈能悬架的实际应用提供参考。

液力缓速器叶片倾角对容量系数的影响分析

根据能量平衡方程计算了叶片倾角与容量系数的数值关系,基于CAD和CFD技术,建立了缓速器工作流道的三维模型,采用RNG k-ε湍流模型模拟工作轮内部流场,分析了叶片倾角为40°,50°和60°时液体的翼面静压和湍流动能的分布规律,并利用有限体积法计算得到容量系数的数值.研究表明:叶片倾角为50°时,容量系数数值最小,其原因是叶片冲击引起的湍流最强,液流阻力最大.

基于不变性原理解耦的半主动悬架控制仿真研究

汽车悬架系统中,由于路面激励,簧上质量耦合了轮胎的振动.为了更好的对簧上质量减振,建立了1/4汽车半主动悬架模型,视路面激励为干扰输入.利用不变性原理对系统干扰解耦,得出半主动悬架作动器作动力的反馈控制律,使得簧上质量的振动不受路面激励影响.并利用磁流变阻尼器的磁滞多项式逆模型求得控制电流,使得控制律得以工程实现.仿真结果表明,簧上质量振动明显减弱,说明了该解耦方法在悬架控制方面的有效性.

一种麦弗逊悬架动载荷解析分析方法

提出了一种基于轮心六分力的麦弗逊悬架动载荷提取方法.采用解析分析方法建立了麦弗逊悬架系统的动力学模型,研究了该动力学模型的求解方法.为了提高求解精度与求解效率,提出了一种BFGS与PSO相结合的数值算法,能准确高效的求解出悬架系统各铰接点在任一时刻的动载荷.在相同工况下,利用本方法获得的悬架铰接点载荷同ADAMS虚拟样机试验获得的结果进行了对比,验证了模型和求解方法的有效性.并将该方法用于某型SUV麦弗逊前悬的动载荷预测当中,取得了很好的效果.

低速重载纯电动车车架多学科优化设计

纯电动井下运输车是一种低速、重载及零排放的人员运输车辆,其车架采用非承载式结构,有利于提高车架的刚度和强度。但是与承载式车身相比其质量有所增加,影响了整车的续驶里程。为了实现车架轻量化,并保证车架在多种行驶工况下具有足够的强度和刚度以及良好的动态特性,采用多学科优化设计方法,研究了纯电动井下运输车轻量化车架的结构设计问题。为了更准确求解车架所承受的载荷,建立了一种刚柔耦合的车架模型。相比传统方法,该模型将悬架系统和副车架都考虑在车架的分析模型中,能更好地反映悬架系统中弹簧、减振器及导向机构对车架传力路径和传力大小的影响。所研究的整车行驶工况包括满载弯曲、极限扭转和紧急制动转弯。多学科优化设计结果显示,在满足强度和刚度要求,且保持良好动态特性的前提下,车架质量减轻了5.1%,实现了轻量化。

立式数控平面刃磨床床身设计与模态分析

为提高立式数控平面刃磨床加工过程中床身的刚度及强度,采用全焊接工艺及振动时效处理对现有床身进行改进。通过ANSYS Workbench对改进后床身进行模态分析,结果表明,全焊接立式数控平面刃磨床床身具有良好的刚度及动态特性。

基于DOE方法的新型特种挂车车架优化设计

以DOE方法对国内某新型特种挂车车架进行轻量化设计,针对此挂车特殊的行驶工况,在Hyperworks中对车架进行强度与模态分析。对特种连挂牵引工况应力不满足要求的现象利用试验设计分析车架各部分板厚对车架性能的影响,选择影响较大的板厚作为设计变量,通过哈默斯雷样本试验建立较高精度的响应面近似模型,以最小化质量为目标,各行驶工况许用应力为约束,基于自适应响应面优化算法对车架进行轻量化设计,最终减重0.27%,具有较好的轻量化效果。

基于深度学习方法的含间隙铰链多刚体系统的动力学建模与分析

机械系统中,铰接处接触力受铰间间隙量大小、运动副各部件的材料属性、运动过程中的接触状态等因素的影响,表现出很强的非线性。传统的间隙铰摩擦理论模型主要关注对摩擦现象描述的普适性,而难以精确地描述摩擦过程中摩擦力的非线性特征。基于物理样机试验获得的数据,使用深度学习方法建立了间隙铰非线性接触力神经网络模型,通过摩擦试验生成接触摩擦力数据集,结合旋转铰间隙接触碰撞力混合模型生成接触碰撞力数据集,对模型进行训练和测试,得到了旋转间隙铰的神经网络动力学模型。在此基础上,结合拉格朗日方程对含间隙铰的曲柄滑块机构进行建模,建立了“多刚体系统-间隙铰-多刚体系统”的动力学模型,通过仿真分析得到系统关键参数的动力学响应,并与物理试验结果进行了对比,验证了基于深度学习方法获得的间隙铰模型的正确性,为深度学习方法在非线性系统动力学建模方向上的应用提供了一个可行的思路。

基于改进天牛须搜索的机械臂运动学逆解

探讨了一种用改进的天牛须搜索求四自由度机械臂逆解的分析方法。基于standard D-H方法搭建局部坐标系建立机械臂正运动学方程,在此基础上将正运动学方程转化为目标函数进行优化,应用改进的天牛须算法求出多个最佳分配方案,并利用改进的聚类方法对分配方案进行整理,将得到的聚类中心作为方程组的近似解。通过MATLAB软件中的Robotics Toolbox工具箱来实现对机械臂轨迹的仿真,验证了逆解的正确性。结果表明:天牛须算法可以在很短的时间内,以较高的精度得到正运动方程的所有解。低维度多目标优化中,天牛须算法在收敛速度上优势明显。

基于PointNet的车身分割方法

多视图参数化重构方法对车身拓扑优化结果进行重构时需将车身分割为多个独立部分,以达到分割后拓扑优化车身各部分可独立进行重构的目的。对以车身点云作为输入的分割方法进行研究,采用深度学习理论对PointNet网络框架进行改进,根据车身拓扑优化结果,基于多视图参数化重构方法将车身分割为多个部分并赋予标签,并使用CAD(computer aided design)制作及点云增强操作得到车身分割点云数据集,通过梯度下降算法对网络模型进行训练。最终,车身分割网络模型在车身点云测试集中的准确率为87.7%。

车辆减速器轻车跳动现象的动力学分析

首先从静力学的角度分析了轻车在减速器区段发生跳动的原因,并通过建立"车辆-基本轨-减速器机构"的刚柔耦合动力学模型,对车辆实际溜放制动过程进行了动力学仿真,得到了制动过程中车辆关键参数的动力学响应,找出了轻车跳动的动力学原因。在此基础上应用参数分析,得出减速器摩擦系数、制动轨高度等对轻车跳动的影响规律。结果表明:在保证制动力满足要求的情况下,将摩擦系数控制在0.17以下可以明显缓解轻车跳动现象;摩擦系数为0.17时,将实际制动高度控制在71 mm以上(即名义制动高度大于86 mm),可以使车轮跳动高度降低1.2 mm,安全裕量增加11.2 mm,有效降低了轻车挤出的可能性,为现场解决轻车挤出现象以及减速器后续结构设计提供了重要参考。

拓扑优化结果的多视图参数化几何重构方法

针对拓扑优化结果表示为单元密度的等值面存在复杂的锯齿状边缘,不便后续参数化几何建模及零件加工的问题,提出了一种基于多方向视图的拓扑优化结果自动参数化重构方法。首先将单元密度等值面转化为均匀的点云;然后将多边形近似的边扩展为直线和圆弧,用扩展多边形近似重构点云在多个投影平面(包括三视图和局部方向视图)上的参数化二维轮廓,并构造选择和评价函数来选择最佳二维轮廓,平滑连接邻边;之后将二维轮廓沿投影方向(笛卡尔坐标或自然坐标)拉伸得到实体;最后通过坐标变换将构造实体变换到全局坐标系下,再通过布尔运算得到参数化三维实体模型。

基于Lyapunov稳定性理论的单轨迹车辆运动稳定性分析

针对单轨迹车辆在直线行驶时,受到外力干扰易发生倾覆失稳的问题,利用Lyapunov稳定性理论分析了影响其稳态运动稳定性的结构因素和动力学因素。以齐次坐标描述单轨迹车辆各部件的位置和姿态,建立了包括车身、轮胎、转向器等的9自由度非线性模型DOF9-BIKE。然后,运用Lyapunov稳定性理论计算得出单变量情况下,保证单轨迹车辆稳态运动稳定性的各因素取值范围。从计算结果可以看出,车速超过某一限值,足够的轮胎侧偏刚度是保证单轨迹车辆稳态运动稳定性的必要条件。对于具体的车辆,转向器阻尼、轮胎侧倾刚度、质心位置都应满足一定的取值范围,才能使车辆稳态运动稳定。