吊管机机-液耦合仿真分析及试验测试

吊管机在作业时,配重机构的液压缸始终处于闭锁状态,所受负载较大,要求其不能无控制的自动摆动。设计了配重机构的液压回路,采用2个液控单向阀并联形成液压锁,使液压缸可以固定在任意位置。基于液压系统虚拟样机技术,建立配重机构的机-液耦合模型,通过液压回路驱动机械模型进行仿真,得到液压缸的受力曲线和运动速度曲线。同时对吊管机工作装置中的液压缸部件进行了场地测试,得到吊管机配重外摆和收回工况下液压缸的应力应变,测试结果与仿真结果相吻合,能够为以后类似的研究提供依据,为液压装置的优化和改进提供理论依据和方法。

四轮独立驱动汽车偏转 差动协同转向路径跟踪

为改善四轮独立驱动汽车在不同车速与路面附着系数下的路径跟踪效果,提出了偏转差动协同转向控制策略。在二自由度动力学模型的基础上,建立多点预瞄与线性二次调节(LQR)结合的前轮偏转转向路径跟踪、滑模控制与四轮转矩优化分配结合的四轮差动转向路径跟踪,采用模糊控制对偏转转向与差动转向路径跟踪的权重进行自适应分配,建立包含路径跟踪层与转角、转矩分配控制层的偏转差动协同控制策略。利用Carsim与Simulink分别建立协同转向路径跟踪与LQR偏转转向路径跟踪联合仿真平台,取车速为54、72 km/h与路面附着系数为0.3、0.8的双移线工况进行仿真得出结论:相较于LQR偏转转向路径跟踪,协同转向路径跟踪在各工况下的横向跟踪精度与稳定性均有所提高。

机械弹性车轮纯外倾力学特性刷子理论建模

为研究机械弹性车轮的外倾特性,本文对机械弹性车轮的结构特征及承载特性进行分析,建立了不考虑0轮弹性的机械弹性车轮外倾力学特性刷子理论模型。推导出纯外倾时车轮的侧向力、回正力矩及翻转力矩表达式。利用ABAQUS建立包含橡胶材料超弹性及接触大变形等非线性特征的机械弹性车轮三维有限元模型,并通过垂向加载试验验证了仿真模型的可靠性。对机械弹性车轮外倾特性的仿真值、理论值进行对比分析,结果表明所建立的机械弹性车轮外倾特性刷子模型具有良好的精度。该研究为机械弹性车轮外倾纵滑及外倾侧偏等复合工况的力学特性建模提供了理论指导。

车联网环境下交叉口多车协同速度引导策略研究

针对城市道路上信号交叉口对交通流的阻断问题,提出了一种基于车联网环境的多车协同车速引导方法。首先确定车速引导区间及队列车辆数目,其次根据信号及车辆行驶状态,建立不同工况下的车队速度引导优化模型,并通过粒子群算法求解,获得车速控制方案参数。仿真结果表明:与无车速引导相比,提出的多车协同速度引导模型能够有效减少车辆停车次数,降低车辆延误,提升交叉口通行能力。

基于刷子模型的悬链式非充气车轮外倾侧偏特性分析

为研究外倾角对悬链式非充气车轮侧偏特性的影响,分析了悬链式非充气车轮的结构及承载机制,假定车轮所有弹性均集中在具有刷子变形特征的0轮胎面,建立了悬链式非充气车轮外倾和侧偏特性刷子理论模型.利用轮胎动态特性试验台对悬链式非充气车轮外倾和侧偏特性进行了试验研究,并将试验数据和理论模型的理论值进行对比分析.结果表明:所建立的理论模型对车轮外倾和侧偏特性的表达具有良好的可靠性;当外倾角与侧偏角同号时,外倾角会使侧向力增大,回正力矩减小,而异号时则会减小侧向力,同时增大回正力矩.研究为悬链式非充气车轮结构的优化设计及复合工况下的理论建模提供了指导.

某矿用半挂车车架有限元分析及拓扑优化

车架是整车的关键部分,为了对其进行优化设计,基于有限元分析软件ANSYS建立车架有限元模型,再对车架在弯曲、扭转2种典型工况下施加相应的边界条件和载荷进行静态分析,通过分析结果找出车架中应力较大的部位来校验其强度是否符合要求,最后对车架进行初步的拓扑优化。

推土机刚柔耦合仿真分析研究

推土机是重要的工程机械,广泛应用于工程建设中。针对某款推土机在使用过程中出现的推杆裂纹情况,基于柔性体理论,将推土机的左右推杆转换成柔性体,建立推土机的刚柔耦合模型,对刚柔耦合模型进行仿真分析。仿真结果可为解决推土机推杆强度和轻量化提供理论基础,具有实际应用价值。

方程式赛车车架等效载荷解析研究

车身骨架是方程式赛车主要的承载构件,是构成赛车主体的主要部件,其中发动机总成、变速器、水箱、悬架等都必须在车架上得到可靠的安装与连接。要求其在制动、起动、扭转工况下,车架的变形不会影响到各赛车的重要部件在车架中的安装,以及其各管件及连接点不会因受力而受到破坏,为此需要对车架进行等效载荷的分析和计算,分析结果可为后续车架优化提供数据支持和理论基础。

机械弹性车轮提高轮胎耐磨性和抓地性分析

为提高轮胎接地性能,对新型机械弹性车轮垂直静态接地特性进行了研究。通过对车轮结构和承载方式进行分析,分别建立了基于Timoshenko圆形梁的车轮外圈弹性圆环模型和基于连续辐板的铰链组模型,并通过非线性有限元法和试验进行了验证。根据所建立的非线性有限元模型对机械弹性车轮和子午线充气轮胎的接地特性进行了对比研究,结果表明机械弹性车轮通过悬毂式承载控制车轮外圈变形,没有胎肩处的应力集中。在载荷为5 000 N时,机械弹性车轮和充气轮胎接地印迹中心0.14 m×0.265 m矩形区域内的接地压力偏度值分别为0.424和0.536 MPa。机械弹性车轮有效降低了接地压力偏度值,改善了轮胎接地的均匀性,提高了车轮耐磨损性能和抓地性能,研究为车轮性能优化提供了参考。

胎圈结构参数对机械弹性车轮接地压力分布的影响

为了进一步掌握机械弹性车轮的接地特性,该文着重研究了胎圈结构参数对车轮接地压力分布的影响。建立了车轮胎圈曲梁模型,通过对车轮承载变形的理论分析,确定影响车轮接地特性的结构参数为胎圈断面高宽比、弹性环断面高宽比和弹性环分布位置。针对不同的胎圈结构参数,建立对应的车轮有限元模型并验证了模型有效性。利用有限元分析软件ABAQUS对其作静态接地特性仿真试验,结果表明减小胎圈断面高宽比、弹性环断面高宽比或弹性环分布系数,可不同程度地增大车轮接地长度和接地面积,并使车轮平均接地压力和接地压力偏度值减小。对比不同胎圈结构参数的车轮,其接地长度最大增加7.2%,接地面积最大增加21.6%。该文为优化机械弹性车轮的接地特性提供了参考。

机械弹性车轮有限元计算与试验模态的相关性研究

为了满足新型机械弹性车轮结构响应预测和动态优化设计的要求,采用有限元计算与试验测试相结合的方法对其振动特性进行了研究。通过有限元分析得到车轮结构的振动模态频率及相应的振型,结合参数灵敏度分析和试验模态对其有限元模型进行修正。基于内积相关度理论,对修正后的有限元计算模态和试验模态参数进行了相关性分析,根据两者的吻合程度,验证了有限元建模及修正分析方法的有效性;修正后的有限元模型精度得到提高,计算结果更加反映了车轮的结构特性,为机械弹性车轮结构动态优化设计研究提供了参考。

侧倾角对机械弹性车轮刚度及接地特性的影响

为提高车辆行驶的安全性,对一种新型非充气式机械弹性安全车轮在不同侧倾角工况下的刚度特性及接地特性进行了研究。在充分考虑0轮体层合结构基础上,基于有限元法建立了包含橡胶材料的不可压缩性、大变形及车轮与地面接触非线性等特征的机械弹性车轮三维有限元模型,并通过加载试验对模型进行了精度验证。将车轮刚度特性及侧倾接地特性的仿真和试验结果进行对比,分析了侧倾角对车轮垂向刚度、下沉量、接地印迹及压力分布等特征的影响。结果表明:车轮的垂向刚度随侧倾角的增大而减小;侧倾角的存在加剧了车轮胎肩部位的应力集中,使接地区域压力分布的均匀性变差。研究结果为分析机械弹性车轮侧倾特性、0轮胎面的不均匀磨损及其结构优化等提供了参考。

机械弹性车轮稳态侧偏特性的理论与试验分析

为了掌握机械弹性车轮的侧偏特性,对车轮稳态侧偏工况下的力学特性进行理论及试验研究.基于机械弹性车轮结构特点以及刷子建模理论,建立不同侧偏角下车轮稳态侧偏理论模型.利用轮胎动态力学特性试验台架,对车轮样机进行稳态侧偏特性试验分析,得到了车轮侧向力、回正力矩与侧偏角的关系曲线.对比理论模型仿真与样机试验数据,结果表明:车轮稳态侧偏理论模型具有较高的预测精度,能够表达车轮稳态侧偏力学特性.该研究可为改进车轮结构及改善车轮侧偏性能等提供一定的参考.

机械弹性车轮径向刚度和阻尼模型的分析

针对新型机械弹性车轮刚度特性,利用曲梁理论建立了弹性基础封闭圆环曲梁模型,对车轮刚度与轮抗弯刚度、铰链组弹性基础刚度及激振频率之间的关系进行了分析。结合车轮静态和动态试验分析结果,验证了根据曲梁理论所建模型的正确性,并分析了车轮刚度与车轮变形量、变形速率及激振频率之间的解析关系。根据分析结果建立了车轮刚度和阻尼的非线性解析模型,该模型反映了车轮变形量和激振频率对车轮刚度的影响,以及车轮变形速率和激振频率对车轮阻尼的影响,从而为车轮结构振动的进一步研究提供指导。

机械弹性车轮疲劳寿命及其影响因素研究

为提高机械弹性车轮的可靠性和耐久性，对其疲劳寿命进行了研究。结合机械弹性车轮的结构及承载方式，建立了疲劳试验的有限元模型；采用幅值、频率相同的正弦载荷和余弦载荷模拟车轮骨架载荷循环过程；基于Miner线性疲劳累积损伤理论进行疲劳寿命预测。分析表明：车轮骨架的疲劳破坏主要集中在弹性环组合卡与铰链组的连接部位，最小疲劳寿命为4．03×10^5次；随着铰链组个数、铰链组横截面积的增加，疲劳寿命呈非线性增加；随着实际负荷的增加，疲劳寿命呈下降趋势。

新型机械弹性车轮包容特性的力学研究

利用有限元分析和试验测试方法对新型机械弹性车轮的包容特性进行了力学研究。通过平面及障碍物作用下车轮垂向力学特性的分析,揭示了障碍物截面形状对车轮垂向力学响应的影响规律,并验证了所建模型的可靠性。基于车轮非线性有限元模型和台架试验,分析了车轮在三种不同截面障碍物作用下的低速稳态包容特性,并研究了车轮通过障碍物后的垂向和纵向动态力学响应的变化规律,及负荷和障碍物截面形状对包容特性的影响。结果表明:车轮垂向力响应随负荷的增加由抛物线形过渡到马鞍形,车轮纵向力响应随负荷的增加而增大,其变化曲线类似为正弦形状;且车轮垂向力和纵向力响应随障碍物高度的增加而增大;其响应峰值相对较低、变化较平缓,在一定载荷条件下,车轮表现出典型的包容特性。

机械弹性车轮侧向刚度的影响因素分析

为深入研究机械弹性车轮侧向力学特性,基于理论及数值仿真的方法对车轮侧向刚度影响因素进行了分析.利用能量法建立了0轮单元侧向刚度理论模型,并得到影响车轮侧向刚度的主要因素.在简化机械弹性车轮结构的基础上,建立了车轮三维有限元模型,并验证了模型的有效性.针对不同垂向载荷、0轮几何结构参数以及橡胶层剪切模量,对机械弹性车轮进行了侧向刚度特性的仿真试验.计算结果表明:随着垂向载荷、橡胶层剪切模量的增大,车轮侧向刚度均增大;随着0轮断面高宽比的增大,车轮侧向刚度呈减小趋势.通过对车轮侧向刚度影响因素的理论及数值分析,可为优化车轮刚度特性及改进车轮结构等方面的研究提供参考.

电动汽车正面40%偏置碰撞仿真分析

在ANSYS Workbench中对电动汽车模型进行几何简化,将简化后的模型在VPG中划分有限元网格,同时建立整车有限元模型,然后按照欧洲ECE R94法规建立该电动汽车的正面40%偏置碰撞有限元模型,最后利用显式有限元法进行碰撞仿真分析,提出改进措施。

电动轮汽车转向特性的轮胎接地印迹研究

针对电动轮汽车各轮独立驱动与传统前轮偏转转向相结合出现滑移助力及偏转滑移转向机理认识不清的问题,建立电动轮汽车向左转的双轨2自由度模型,计算30、60 km/h转向工况各车轮所受载荷基础上,利用ABAQUS建立轮胎-路面有限元模型,仿真计算各电动轮轮胎与路面间印迹,法向与横向应力、应变。结果表明:右侧轮胎印迹比左侧大,后轮胎印迹在横向方向向外有明显扩大;各轮胎法向应力、横向应力、法向应变分别在横、横、纵向方向呈基本对称分布;60 km/h相对30 km/h转向各轮胎印迹均减小,左、右侧轮胎法向应力分布区域、峰值分别减小、增大,右前轮胎横向应力、应变增大,且横向应力最大值出现在靠近胎肩处,左侧轮胎横向应力、应变均下降。

仿生蛛网安全轮胎模态特性及其影响因素分析

为消除传统充气轮胎存在的爆胎、穿刺等安全隐患,提出一种具有仿生蛛网结构的非充气安全轮胎。建立了包含橡胶材料超弹性、大变形等特征的仿生蛛网结构安全轮胎有限元模型,并对其模态特征进行分析,得到蛛网安全轮胎横向、径向各阶振型及其固有频率。采用单一变量法对轮辐厚度、支撑单元体数量以及胎面厚度等因素对安全轮胎固有频率的影响进行了分析。结果表明:该安全轮胎径向各阶振型呈现花瓣型,横向各阶振型呈现多扭特征;随着辐板厚度的增长,各阶径向和横向固有频率均有所增大,但辐板厚度对径向固有频率的影响大于横向固有频率。网片厚度对低阶固有频率的影响相对较小,支撑单元体数目的增加使各阶径向和横向固有频率值逐渐增大。研究结果为仿生蛛网安全轮胎的结构优化提供了参考。