基于自抗扰控制的分布式铰接车辆转向控制

铰接车辆通过前后车体间的相对转动实现转向行驶,这种特殊的转向形式导致其转向稳定性差,转向运动控制精度要求高。针对此问题,以某四轮分布式驱动井下支架搬运铰接车为原型,构建包括车身模型、轮胎模型和单阀控双非对称缸液压转向系统在内的分布式铰接车辆11自由度非线性动力学模型,并设计基于自抗扰控制器的液压转向控制系统,用以提升铰接车辆的转向稳定性。为验证此方法的有效性,建立MATLAB/Simulink仿真模型,进行初始车速为2.5 m/s的转向分析,并在同种工况下,加入外界干扰力矩,以PID控制器为对照组,对比分析两种液压转向系统控制器的抗扰动性能。仿真结果表明:基于ADRC控制的液压转向系统的转向角度误差在0.017 rad以内,且转向角度跟踪速度快,相对于PID控制器具有更好的抗扰动性能,有效提高了铰接车辆的转向稳定性。

内燃机缸套穴蚀预测与抑制研究综述

内燃机缸套的剧烈振动会引起冷却液空化并造成穴蚀。缸套穴蚀问题一直是影响内燃机寿命和可靠性的难题之一,随着内燃机高热效率和轻量化设计要求的不断提高,缸套穴蚀问题受到越来越多的关注。实现缸套穴蚀的早期预测与抑制对清洁高效内燃机提高运行可靠性、降低开发和维护成本具有重要意义。介绍了缸套穴蚀的产生机理,总结了缸套振动的求解方法,综述了柴油机缸套穴蚀的预测与抑制研究现状。在此基础上,分别从试验和模型2个方面总结了缸套穴蚀风险的评估方法及各类方法的局限性。介绍了现有的缸套穴蚀抑制技术。论述了目前缸套穴蚀研究中存在的主要问题与挑战,并展望了未来的研究方向。

多轴线运输车的模块化设计方法研究

目前多轴线运输车存在设计周期长、生产制造困难等问题。为了对此类轴线车进行快速开发,在分析现有模块划分方法的基础上,引入复杂网络理论,开展针对多轴线运输车的模块化设计方法研究。首先从零部件间的几何、功能及设计变更三个角度分析评价多轴线运输车零部件之间的关联强度,然后采用基于七标度法则的区间层析分析法(IAHP)确定三个相关属性权重大小,并建立产品零部件综合复杂网络模型。在此基础上,采用Louvain算法进行该网络的社区发现,从而得到多轴线运输车模块划分方案,与GN算法、LPA算法、FCM算法相比,采用Louvain算法能更有效地对轴线车进行模块划分。基于模块化理论对多轴线运输车的设计进行研究,能够实现此轴线车的快速设计,为轴线车的优化升级奠定了基础。

基于变分模态分解的多缸柴油机缸套振动差异分析

多缸柴油机缸套振动噪声响应的差异导致缸套润滑、磨损及穴蚀现象不同,引起缸套可靠性差异并缩短整机使用寿命,研究差异的产生原因有助于柴油机的维护与设计优化。内燃机振动噪声的主要来源是燃烧冲击与活塞二阶运动引起的缸套敲击,而多缸柴油机缸套振动噪声的差异主要来源于活塞敲缸。以某重型六缸柴油机为研究对象,基于变分模态分解技术对多缸振动响应差异开展了溯源分析。建立了活塞敲缸动力学计算模型并通过试验验证了参数设置的合理性,通过变分模态分解从振动响应中提取了主要频率成分与相关模态。结果表明:多缸柴油机各缸振动幅值分布趋势一致,缸套中上部的振动最剧烈;各缸振动差异与机体模态特性有关,缸套间振动差异与机体第7阶模态振型趋势一致,体现为第6缸振动最强,第2缸振动最弱。

基于人工鱼群算法的车辆平顺性优化分析

平顺性是汽车重要特性之一,平顺性优化分析属于组合优化问题,同时其非线性特性导致优化实质上是一个非线性多峰的优化问题,为了有效解决此类复杂优化的求解问题,近年来基于随机搜索优化算法建立了一种新型的人工鱼群算法。该文将人工鱼群算法应用到汽车平顺性优化分析研究中,以某8×4载货车为研究对象,建立9自由度汽车平顺性模型,对影响汽车平顺性的重要参数进行优化分析。优化结果表明,加速度均方根平均下降16.82%,在60 km/h时下降最大,加速度均方根下降21.24%,有效提高了重型车的平顺性能。因此,利用该模型可对汽车平顺性进行预测或评估。

基于改进多目标粒子群算法的商用车悬架系统优化

为改善商用车辆的平顺性、安全性并减小轮胎动载对路面的破坏,以某6×4牵引列车为研究对象,建立12自由度振动力学模型。以车辆平顺性和轮胎动载为优化目标,选择前后悬架弹簧刚度、减振器阻尼系数为优化参数,设计了一种基于改进多目标粒子群优化算法MDPL-MOPSO的悬架系统多目标优化策略。悬架系统优化前后的结果对比表明,提出的改进多目标粒子群优化策略在改善车辆平顺性的同时,兼顾了轮胎动载对路面的损坏,具有较好的优化效果,对重型商用车在开发阶段平顺性和安全性优化评估具有一定的指导意义。

基于响应面法的驾驶室悬置系统平顺性优化

针对某厂商自主研制的自卸车存在乘坐舒适性较差的问题,采用试验设计技术与响应面法相结合的方法对其驾驶室悬置系统参数进行优化。首先,在有限元软件HyperWorks中对驾驶室进行模态分析,采用ADAMS软件建立驾驶室悬置系统的刚柔耦合多体动力学模型;接着,对实车工地路试采集的振动数据进行分析;最后,以驾驶室悬置系统的弹簧刚度和减振阻尼为试验因子,以驾驶室座椅地板处的振动加速度的最大幅值的最小化为优化目标,运用响应面法对悬置系统的参数进行优化。结果表明,优化后驾驶室的振动明显减弱,提高了车辆的乘坐舒适性。

风扇结构对发动机冷却系统的影响研究

为研究风扇结构对冷却系统进风效率的影响,运用多参考坐标系法,建立了两种不同结构风扇模型以及某重型载货汽车发动机舱模型,对其三维流场进行数值模拟。在对风扇流场及发动机舱内流场进行分析的基础上,研究了冷却系统风扇结构对进风效率的影响。分析表明:相对于无扇框风扇,扇叶扇框一体式风扇有效地减少了叶片端的回流,增加了散热器的进气量,冷却系统进风量平均提高了3.47%,减小了冷却常数,增强了冷却系统的冷却能力,达到了节能的目的。

甲醇柴油发动机循环变动与排放的关系研究

通过在4100BZL增压柴油机上燃用0号柴油和甲醇柴油混合燃料(M5,M10和M15),研究了不同比例甲醇柴油在中高转速时对柴油机循环变动率和NOx排放的影响。结果表明:中高转速时,随甲醇添加比例的增加,发动机燃用3种混合燃料的最高燃烧压力和压力升高率峰值循环变动率逐渐增加。发动机燃用4种燃料的平均指示压力循环变动率均较低,燃烧始点循环变动率较高。发动机燃用3种混合燃料最高燃烧压力和压力升高率峰值循环变动率的规律与NOx排放规律相对应。

国Ⅵ柴油机颗粒捕集器性能仿真研究

以提升柴油机颗粒捕集器(DPF)的性能为目的,该文运用AVL-Boost软件建立柴油机后处理仿真模型,并对其可信性进行验证分析,通过分析孔目数、壁厚、直径与长度对DPF压降特性的影响,并基于DPF捕集机理,分析了排气参数和孔隙率等对DPF捕集效率的影响。结果表明:当碳载量一定时,增加孔目数、减少壁厚与长径比,有利于降低DPF压降;在一定范围内减小微孔直径与排气流量可以提高DPF捕集效率;在结构参数中,孔隙率对捕集效率影响最大。应用响应面分析对DPF结构参数进行优化,结果表明:当孔密度为0.62,壁厚为0.19mm,长度为288.39mm,直径为163.64mm,孔隙率为0.28时,DPF综合捕集效率能够保持在98%以上。

基于声发射的缸套珩磨网纹磨损深度检测

珩磨网纹对维持活塞-缸套间润滑状态至关重要,磨损造成的网纹深度变浅会引起润滑恶化并加剧摩擦磨损,甚至造成拉缸等重大机械事故。提出一种基于声发射的缸套珩磨网纹磨损深度检测方法,从声发射信号中识别提取了网纹深度有关特征变量,通过构建卷积神经网络模型建立了声发射特征信号与网纹深度的映射关系。基于长行程往复式摩擦试验机,对不同网纹简约谷深的缸套试样在变转速、变载荷工况下实测的声发射信号进行采集分析,发现网纹简约谷深与声发射信号低频和高频段存在较强相关性。基于所建模型对早期缸套网纹磨损进行了检测评估,结果表明:珩磨网纹深度识别平均准确率达94%,证实了基于声发射技术进行缸套网纹磨损深度非介入式检测的可行性。

载货车驾驶室悬置系统试验仿真与优化

为从某新型载货车的三种驾驶室悬置参数水平值中找出最佳匹配值,进行样车道路试验;应用多体动力学软件建立驾驶室悬置系统虚拟样机模型,通过对比驾驶室悬置系统振动加速度功率谱密度曲线验证仿真模型的可信性。最后以减小驾驶室地板加速度功率谱密度的均方根值为目标,以悬置系统螺旋弹簧刚度、减振器阻尼为因子,运用试验设计技术对驾驶室悬置参数进行优化,改善了驾驶室悬置隔振性能,找出了适合该车型的最佳参数匹配值。

工程专用自卸车车架疲劳寿命分析

为了准确预测TY-2工程专用自卸车车架的疲劳寿命,提出了一种基于整车道路试验结合模态应力恢复的车架疲劳预测方法。基于有限元和试验模态分析,建立整车刚柔耦合动力学模型,并通过模型驾驶室地板加速度曲线与实车路试时采集的驾驶室地板振动加速度曲线进行对比验证了动力学模型的准确性。根据实际道路试验获得真实的激励输入,通过多体动力学仿真结合模态应力恢复理论,复现了柔性体车架所受的载荷信息。运用疲劳寿命分析方法预测了车架的疲劳寿命。结果表明该分析方法预测的疲劳寿命与工程自卸车实际情况吻合,对于车架结构的优化改进具有一定的参考价值。

碳烟颗粒在尾气排放与机油吸附中分布关系的试验研究

鉴于机油吸附与尾气排放中碳烟颗粒的动态分布关系尚未得到充分的分析研究,同时为了深入认识机油退化机理,实现在线状态监测;对碳烟颗粒缸内分布和机油吸附特性进行了仿真和试验研究。仿真结果表明,扭矩对碳烟生成量影响显著。结合仿真结果在单缸柴油机台架上对碳烟在机油吸附和尾气排放中的分布情况进行了试验研究。试验结果表明,低扭矩工况下机油吸附碳烟颗粒的速率较为明显;在高扭矩工况下,碳烟主要从尾气中排放,机油吸附碳烟颗粒的速率较低。经计算得出两者间的分布关系,为发动机的使用提供实际指导。

重型汽车列车动力系统的优化匹配

利用CRUISE软件对TY4250半挂牵引车进行了建模,并对其动力性和燃油经济性进行了模拟仿真和计算分析;结合试验结果,验证了TY4250半挂牵引车CRUISE模型的正确性。然后利用CRUISE软件建立了TY4250汽车列车的整车模型,利用多学科优化设计软件ISIGHT对传动系参数进行DOE分析,对相应参数进行优化,使TY4250汽车列车的整车性能得到了明显的改善,为同类车型的动力匹配提供一定的参考。

从故障车辆看半挂车车架结构设计思路

通过对返修的故障车辆进行分析,找出半挂车车架问题频发原因并提出较优的解决方案,结合理论分析与实验检测,探索半挂车车架结构设计的新思路。

动力总成悬置系统试验分析与优化研究

某自卸车在怠速工况下驾驶室抖动异常,驾驶室舒适性很不理想,为找出其原因进行了原地驻车试验,通过分析比较不同转速下悬置系统隔振前后的能量传递与频率分布,得出的结论为悬置系统与动力总成以及车架的匹配不合理,对振动的衰减起了反作用,左侧前悬置为隔振效果较差的部位。采用多体动力学方法建立动力总成悬置系统动力学模型,对动力总成悬置系统的刚度进行优化,使悬置系统与动力总成及车架的匹配更加合理。

基于声发射和小波分析的活塞环-缸套系统的摩擦润滑状态研究

利用声发射(AE)技术对摩擦润滑状态进行在线监测。采用小波多分辨率分析技术抑制由阀门开关和燃烧震荡引起的大幅值声发射AE信号,并采用阈值降噪的方法提取出由粘滞摩擦力引起的声发射信号。然后运用小波包络分析计算冲程中部的声发射信号幅值的平均值作为评价活塞环-缸套系统润滑状态的指标。试验结果显示:冲程中部的声发射信号能够有效地表征活塞环-缸套的摩擦润滑状态,并能够通过声发射指示标准区分不同类型的油品对系统润滑状态的影响。其中,声发射信号的幅值随着载荷的增大而小幅增大,且随着转速的增大而明显增大。研究结果充分证明了声发射监测技术在活塞环-缸套摩擦润滑状态在线监测的有效性。

TY型工程自卸车车架动态特性的设计分析

对轻量化低重心的新型车架结构进行了动态分析。在原车架模态试验的基础上,建立原车架三维模型与有限元模型,得到了有限元模态分析结果,比对了原车架有限元模态计算结果与模态试验结果,验证了有限元建模方式的有效性。用相同的建模方式对新车架进行建模,通过对比原车架与新车架的模态特性并结合发动机和路面激励,对新车架的动态性能进行了评价。分析表明新车架的动态特性要优于原车架结构,验证了新设计方案的可信性,为新车架的试制与设计改进提供了参考和依据。

煤矿井下无轨胶轮车油气悬架系统仿真分析

根据某煤矿井下无轨胶轮车用油气悬架的结构特点和工作原理,建立了油气悬架的非线性数学模型,应用ADAMS/hydraulic软件建立了油气悬架系统的虚拟样机模型。对不同激振频率和幅值的油气悬架系统进行了仿真分析,并对油气悬架系统的刚度特性、阻尼特性进行了分析研究,为油气悬架系统的设计计算提供了理论依据。