转向系扭转刚度对车辆操纵稳定性的影响分析

CarSim软件中很多静动态参数可以由K&C台架测定,对于Carsim软件中完整的汽车转向系统,有些参数难以通过台架测得,而且测试过程具有较大随机盲目性。通过CarSim软件,对转向系扭转刚度参数进行设置,为提高车辆操纵稳定性提供新的解决方案。

轴扭耦合作用下膜盘联轴器扭转刚度特性研究

微型燃机轴系在实际工况下,往往因多种因素影响而受到耦合载荷的作用。膜盘联轴器作为燃气轮机上连接双跨转子的关键柔性零件,其耦合刚度成为影响系统静、动态性能的重要参数。当前,膜盘联轴器单载刚度研究较多,耦合刚度特性不明,不利于其设计技术及轴系稳定性的提升。基于这一问题,通过简化膜盘联轴器求解模型,以仿真分析对该型膜盘联轴器在轴向载荷和扭转载荷共同作用下联轴器整体的扭转刚度特性进行研究,并对比了纯扭转条件下扭转刚度特性,结果表明在轴扭耦合作用下,膜盘联轴器扭转刚度整体表现出非线性特性;在扭转载荷与轴向载荷之比小于0.25时,轴扭耦合效应明显,膜盘联轴器扭转刚度下降;在扭转载荷与轴向载荷之比大于等于0.25时,耦合效应可忽略不计,可视作纯扭转状态。这一特性为进一步深入研究膜盘联轴器对轴系动态性能的影响关系及其优化设计奠定了基础。

新型FRP-金属组合T型梁桥及扭转刚度简化计算方法的研究

基于应急桥梁的轻量化、高强化和模块化的发展需求,提出了一种模块化纤维增强复合材料(FRP)-金属组合T型梁桥。首先,介绍了该T型梁桥的结构尺寸、空间布置、杆件类型、连接方式以及现场快速架设方法。其次,基于开口、闭口薄壁截面杆扭转理论,推导了该T型梁桥结构扭转刚度简化计算公式。最后,基于通用软件ANSYS开展了有限元分析,利用所推导的简化计算公式进行了结构扭转刚度影响因素分析。结果表明:相较于传统单车道钢结构应急桥梁,该组合T型梁桥达到了明显的减重效果;结构扭转刚度理论计算值与有限元值吻合较好,所建立的理论简化计算模型可便于单片T型梁扭转刚度的预测;单片T型梁的外扭矩主要由各纵向构件和斜腹杆共同抵抗。

金属-橡胶球铰扭转刚度试验研究

针对金属-橡胶球铰扭转刚度试验,分析了2种金属-橡胶球铰的结构与工作原理,设计了球铰水平纯扭转、垂直压缩扭转、组合扭转、系统扭转和组对扭转5种试验方案,并进行了分析对比;研究了不同径向预载荷、扭转速度和扭转方式对球铰扭转刚度的影响。结果表明,试验设计与实际工况一致;水平纯扭转和垂直压缩扭转2种试验方式均适用刚度试验;当增加径向预载荷或增大扭转速度时,球铰扭转刚度变大,单边加载扭转刚度大于正反加载扭转刚度。

羽毛球鞋扭转刚度对下肢生物力学的影响

目的羽毛球运动鞋的扭转刚度对预防伤害和提高运动表现至关重要。本研究旨在探索不同扭转刚度的羽毛球鞋如何影响羽毛球运动员的生物力学特性、运动表现和受伤风险。方法本研究纳入15名男性羽毛球运动员,平均年龄22.8±1.96岁,平均身高1.77±0.04 m,平均体重74.2±7.65 kg。参与者在执行羽毛球特定运动任务正手高远球左脚(FCL)和右脚(FCR)、45°侧切(45C)和连续垂直跳跃(CVJ)期间,分别穿着扭转刚度为肖氏D硬度50、60和70的羽毛球鞋。利用Vicon运动分析系统和Kistler测力板同步收集包括膝关节、踝关节和跖趾关节的运动学数据、关节力矩以及地面反作用力等生物力学参数。结果不同扭转刚度的鞋子显著影响了运动员的踝关节和膝关节的运动学特性、地面反作用力和支撑时间。执行45C时,70D刚度显著增加了踝关节的背屈并减少了内翻角度;在执行CVJ时,60D刚度则有利于膝关节的灵活性和稳定性。结论羽毛球鞋的扭转刚度在降低受伤风险和提高羽毛球运动表现方面的重要作用。中等扭转刚度(60D)的鞋子在增强稳定性和保持灵活性之间提供平衡,对于未来羽毛球鞋的设计和扭转刚度调整的长期研究具有重要指导意义。未来研究应进一步探讨运动员的运动水平和足部形态如何影响扭转刚度对羽毛球特定任务的生物力学影响和受伤风险。

基于CAE的汽车车架强度及扭转刚度研究

车架是汽车结构中支承和连接各个总成,确保发动机、变速器、前后桥等主要总成保持正确位置的基础性部件,是汽车的基体。汽车在使用状态下,车架要承受来自车内外的各种载荷,因此需要具备足够的强度和扭转刚度。CAE分析能够准确评估各种工况条件下的车架性能,并有针对性地进行优化,以此确保车架结构整体性能达到设计要求,同时实现轻量化和使其具有良好的经济性。该文对基于CAE的汽车车架强度及扭转刚度优化方式进行探讨,以提升汽车车架结构性能。

汽车转向中间轴扭转刚度差异性分析

中间轴是转向系统中连接转向管柱和转向机、可以传递扭矩并吸收路面激励的一种机械传动机构。车辆在启动和行驶中,转向系统由驾驶员实时操控。中间轴上接转向管柱,下接转向机,由于具备两个万向节,是整个转向系统应力最集中的位置。扭转刚度表征转向轴系抵抗路面载荷而发生自身弹性形变的能力,所以中间轴扭转刚度是一个衡量整车性能的重要参数,其最小刚度一定要严格受控。鉴于此,介绍了汽车转向中间轴扭转刚度测试及数据差异性分析。

横梁截面形状对扭力梁扭转刚度影响分析

横梁是构成扭力梁总成最重要的零件,它直接影响扭力梁总成的扭转刚度。文章通过对扭力梁横梁形状和设计参数的研究,找出满足扭力梁扭转刚度的最佳的横梁结构,为设计类似扭力梁提供参考。通过CATIA软件建立3D扭力梁模型,并采用CATIA软件分析模块工具,分析不同横梁顶部半径R、横梁中间空间面积S、横梁中间高度差Z等对扭力梁刚度影响情况,总结出横梁形状优化的方法。经不同横梁形状参数计算结果表明,该方法对扭力梁横梁优化设计很有效,对设计管状扭力梁有很好的指导作用。

汽轮发电机组简单轴系模型扭转刚度的简易计算

研究汽轮发电机组扭振问题及次同步谐振/振荡时需使用“简单多质量块-弹簧”模型,其中扭转刚度的准确性十分重要。在已知转动惯量、固有模态频率的前提下,提出一种扭转刚度的简易计算方法,该方法根据已有资料给出扭振振型矩阵的估计值,利用模态向量的正交性求解模态扭转刚度矩阵估计值,反算出扭转刚度;考虑计算结果可能存在偏差,再采用牛顿-拉夫逊方法进行修正。给出沙角C厂1号机组的算例,解决了该机组因为缺失扭转刚度数据导致扭振问题不能详细分析、扭振保护设备不能投运的问题。所提方法计算量小、易于实现,也可以用于扭振保护在实测模态频率之后对轴系模型参数的修正。

三圆弧谐波齿轮空间齿廓设计与扭转刚度的有限元仿真

为评价齿廓方案的负载传动性能,提升负载传动能力,建立有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)仿真模型,揭示了输出端扭转刚度与负载啮合特性的关系。构造三圆弧柔轮齿廓,调整柔轮齿廓的径向变位系数,使柔轮齿廓啮合运动的外包络重叠量最小化,并基于外包络用包络法设计了三圆弧平面齿廓刚轮;在多个横截面内构造径向变位的三圆弧柔轮齿廓,在有限元环境下轴向放样生成柔轮空间齿廓,建立了包含平面齿廓刚轮、空间齿廓柔轮和波发生器外圈的有限元仿真模型;固定刚轮,对柔轮杯底法兰施加不同幅值和转向的负载转矩,仿真计算了啮合力分布与扭转刚度滞回曲线;通过建立啮合齿数与刚度特性的关系,揭示了扭转刚度特性与齿面啮合特性之间的关系。仿真结果表明,啮合齿数与扭转刚度成正相关;使用可测量的扭转刚度迟滞曲线,可以估算啮合齿数等不可测量的啮合特性。

单向离合器扭转刚度计算与验证试验

为了改善传统生产制造中,完全靠试验验证导致的周期长和成本高的缺陷,通过搭建动力学传动试验台架,布置扭矩传感器采集单向离合器输入轴前、后端转角脉冲信号的相位差,计算出其扭转刚度,同时建立动力学传动仿真模型,计算外环、滚柱和内星轮的刚度。对比仿真和试验结果显示,文中描述的单向离合器扭转刚度的计算方法对应的结果与实验值的数量级相符,验证了单向离合器扭转刚度的计算方法可以达到工程要求。

基于整车性能的车身扭转刚度研究

该文介绍车身扭转刚度的概念,论述车身扭转刚度对整车性能的影响,提出一种基于整车性能的车身扭转刚度设定方法,并以车身环状结构设计和相关案例探索有效的车身扭转刚度优化策略,以促进车身扭转刚度和整车性能的提升。

基于CAE的车架强度和扭转刚度分析

车架的静强度和扭转刚度是评价车架质量的重要指标。采用Creo软件建立车架的三维模型,利用Hypermesh和Abaqus进行有限元分析,研究了焊缝实际建模和焊缝用绑定接触建模分别采用质量单元和集中力加载对结果的影响。研究表明:焊缝实际建模和焊缝用绑定接触建模并不会影响车架的结构强度,但是会影响车架的整体扭转刚度;强度分析用质量单元或集中力代替配重件,对车架的结构应力结果没有太大的影响。

基于扭转刚度的电池包与车身集成设计研究

白车身扭转刚度是承载式车身的重要力学性能指标,对整车操稳性有着直接的影响,同时也是衡量车身轻量化水平的重要指标。由于新一代的纯电车身与传统车身有较大的结构框架差异,因此在车身设计初期,以提升扭转刚度为目标重新定义传力路径。本文基于理论分析及拓扑优化的方法找寻车身扭转刚度的最佳传力路径,通过电池包与车身的集成设计,使得车身形成多个近似圆环状的封闭结构。在车身没有增加额外质量的前提下,白车身扭转刚度可达到40000 N·m/(°),车身轻量化系数达到1.75,做到纯电车的领先水平,同时使得整车操稳性能也大幅提升。

橡胶弹簧静态扭转刚度的实验和仿真分析

提出一种研究橡胶弹簧静态扭转刚度的方法,即结合实验研究与仿真分析研究了橡胶的结构参数、材料参数及预压量对橡胶弹簧静态扭转刚度的影响。首先,采用Mooney-Rivlin模型拟合橡胶超弹本构参数,建立了考虑预压的橡胶弹簧有限元模型。然后,对橡胶弹簧进行准静态扭转实验,验证了有限元模型的准确性。最后,基于建立的有限元模型,采用正交实验方法,研究了橡胶棒高度、直径、预压量和硬度对橡胶弹簧静态扭转刚度的影响规律。结果表明,橡胶棒的高度、直径、预压量和硬度与橡胶弹簧静态扭转刚度呈非线性关系,橡胶棒的预压量对橡胶弹簧静态扭转刚度影响最为显著。

单主缆悬索桥结构扭转刚度研究

为探讨不同关键设计参数对单主缆悬索桥结构整体静、动力扭转性能的影响,以广西英华大桥为工程背景,分别考虑加劲梁刚度、中跨跨径、有无外伸跨、中跨空间吊索、边跨空间吊索等参数,基于单一参数变量法建立了多种不同设计参数模式下的有限元静、动力计算模型,并对得出的计算结果进行了对比分析。结果表明:跨中处加劲梁扭转角位移随着外伸跨长度的增加而降低,结构静、动力扭转刚度均能提高,但不宜设置过长,否则对结构扭转刚度提升效果不明显;另外,设置一定长度外伸跨可保证偏载作用下桥塔处支座全部处于受压状态;增设中跨空间吊索对数,提高了结构扭转静、动力刚度,但不宜设置过多,否则提升效果有所降低,另外合理跨径设计能较好提升该类结构扭转刚度;综合可知,通过增大加劲梁自身的抗扭刚度、设置一定跨度的外伸跨及在中跨近塔处设置一定数量的空间吊索等措施可以有效提高单主缆结构的整体抗扭刚度;综合考虑汽车、人群荷载偏载以及结构扭转频率等多因素,建议单主缆悬索桥主跨合理跨径为400 m左右,跨径设置过大会大幅削弱结构扭转刚度,中跨单侧塔附近空间吊索合理对数为4~6对。

一种立式联轴器扭转刚度测试台的误差补偿模型

研发了一种立式筒状结构联轴器扭转刚度试验台,并研究了测试台的补偿模型。通过分析卧式试验台与立式试验台的误差成因,证明了立式结构的优越性;进行了扭转刚度测试台的误差分析与补偿实验,发现立式扭转刚度测试台具有刚度高、易补偿的特点,并依据这些特点建立了时域补偿模型;利用时域信号的错位对齐,使得力矩与角度在同一时刻呈线性关系,并通过最小二乘法拟合了转矩与角位移数据。试验验证结果表明,通过时域补偿模型对测试数据进行补偿,测试台可以达到较高的测试精度,满足联轴器扭转刚度测试的要求。

汽车天窗挡风网扭转弹簧疲劳耐久和扭转刚度

为平衡优化天窗挡风网扭转弹簧疲劳耐久性和自身扭转刚度,利用正交试验分析了扭转弹簧结构因素对疲劳耐久性的影响程度,结果表明,扭转弹簧内径对疲劳耐久性影响最大,螺旋圈数和线径次之,扭转弹簧自由角度对耐久性几乎无影响。挡风网扭转弹簧耐久循环数与自身扭转刚度的关系曲线表明,扭转刚度与疲劳耐久性无明显关系。根据扭转弹簧结构因素对疲劳耐久性的影响规律,通过增大扭转弹簧内径、增加螺旋圈数、增大线径,提出了一种挡风网扭转弹簧疲劳耐久和自身扭转刚度平衡优化改进方案。台架耐久和下压力测试结果表明,该方案在提高网布张紧度的同时,疲劳耐久性满足要求。

闭式过盈连接型膜盘联轴器扭转刚度研究

微型燃机轴系在实际工况下,往往由于多种原因而受到扭转载荷的作用。闭式过盈连接型膜盘联轴器作为燃机上连接多跨转子的关键柔性零件,其扭转刚度成为其对系统的静、动态扭转性能影响研究的重要参数,往往解析困难,需要通过复杂的数值计算来进行研究,不利于设计。基于这一问题,文中通过简化膜盘联轴器求解模型,以结构体受载做功及其应变能关系原理,给出了膜盘及膜盘联轴器扭转刚度的解析表达式,并通过仿真分析对该型膜盘联轴器整体刚度、各部分刚度及各部分扭切应力与解析解进行了对比研究,结果表明:解析解与仿真结果保持了较高的一致性。膜盘联轴器扭转刚度的解析表达,为进一步深入研究膜盘联轴器对轴系动态性能的影响关系及其设计标准化奠定了基础。

赛车人机及车架扭转刚度分析

本文以2021年肇庆学院鲲鹏方程式赛车为研究对象,借助CATIA V5人机工程学分析模块与Workbench有限元分析模块,对车架进行仿真分析。首先通过CATIA V5人体模型构造HBR模块,保证车手驾驶过程中视野和活动范围符合FSEC规则要求,确定车手驾驶姿态;进一步选择出车架管件的合适材料;最后通过Workbench有限元分析,分析车架的扭转刚度,为赛车可以安全参赛提供保障。