分布驱动式纯电动汽车电子差速控制策略研究

以轮毂电机直接驱动的分布驱动式电动车为研究对象,为解决汽车转向行驶稳定性和主动安全性的问题,对其电子差速控制策略进行研究。将汽车转向时的横摆稳定性和车轮滑动率相结合,基于动力学计算转矩输出,使用模糊控制算法确定变量范围并设计出模糊控制器,采用双移线和方向盘角阶跃两种输入工况,通过CarSim搭建整车仿真联合模型,对两种电子差速控制策略的对比分析及仿真验证。结果表明,采用DYC+S控制策略比采用DYC+T控制策略的性能更加优越,提高了整车的驾驶性能。

赛车空气动力学套件全局优化策略研究

大学生方程式赛车空气动力学套件的优化对于赛车的燃油经济性和操纵稳定性有着重要的影响。从全局角度出发,选取前翼、后翼、侧翼各翼片攻角共10个设计变量,横向对比了不同的试验设计方法、近似模型搭建方法以及多目标优化方法,之后通过圈速仿真进行验证,选择出最适合翼型攻角优化问题的优化策略,并以此策略对整车进行优化。对比优化前后整车气动性能,最终赛车的气动负升力增加19%,阻力增加2.03%,较好地改善了赛车的空气动力学性能。结果表明,此种优化策略可以为赛车翼片攻角的选定提供一定的指导。

液压弹簧式准零刚度隔振系统特性分析

针对车载精密仪器低频隔振,文章将两个液压弹簧作为负刚度元件,并与竖直弹簧并联构造了一种新型准零刚度隔振系统。通过对系统进行静力学分析,得到了实现准零刚度特性的参数条件;利用平均法求解了系统在简谐力激励下的幅频响应;采用马蒂厄方程判别法对系统的稳定性进行了分析;又分析了线性刚度参数和非线性刚度参数对力传递率的影响。研究结果表明,相较于线性系统,准零刚度系统的起始隔振频率降低了54%左右。该研究使得车载精密仪器在低频乃至超低频工况下也不会轻易损坏,具有广泛的应用前景。

非线性商用车仿生悬架等偏频等高度设计

针对商用车悬架基于满载设计存在的变簧载时车辆平顺性差的问题,提出了一种基于双菱形仿袋鼠腿悬架(简称“仿生悬架”)的等偏频等高度设计方案,并对该方案进行研究、分析与评价,以改善商用车的平顺性。通过静力学特性分析,得到了仿生悬架的弹性特性和刚度特性并开展了等偏频等高度设计研究。研究发现:仿生悬架具有较理想的非线性弹性特性和刚度特性,相比线性悬架,具有更多的动容量和更强的抗击穿能力;悬架的初始角度和刚度比对其特性和行程区间有重要影响;通过调节仿生悬架初始角度可实现不同簧载质量悬架的等偏频等高度设计,表明所提设计方案可行。仿真分析结果表明,在不同路面等级(B、C、D)、不同车速(40~100 km/h)下,商用车经仿生悬架等偏频等高度设计后,车身加速度均方根值较设计前明显减小,平顺性得到有效改善。搭建了仿生悬架实验测试模型,在不同路面条件下,等偏频等高度设计后,空载和半载垂向加速度均方根值较设计前分别减小20.6%~28.3%和12.1%~20.4%,验证了等偏频等高度设计方案的正确性和有效性。

分布驱动式纯电动汽车直接横摆力矩控制研究

以车辆质心侧偏角和横摆角速度为控制目标,建立整车七自由度模型,设计了汽车质心侧偏角与横摆角速度加权融合粒子滤波观测器,得到车辆质心的实际观测值。提出基于附加横摆力矩进行转矩分配的直接横摆力矩控制策略,采用起作用集算法进行转矩分配。在双移线工况和低附着紧急转弯工况下建立模型进行仿真,通过施加控制,可使车辆的操纵稳定性得到有效改善、极限工况下的可控性变强、失稳可能性降低,从而验证了所提控制策略的有效性。

新型无曲轴内燃机的设计与分析

目前,提高车辆内燃机热效率的问题仍然是车辆研究的主要内容之一,文章主要从减小机械阻力和减少能量损失两方面,提出了一款新型内燃机结构。该新型内燃机主要是由无曲轴活塞和能量转换器组成。其中,无曲轴活塞在结构上取消了曲轴连杆机构,活塞运动采用往复式的直线运动,解决了侧向分力问题,能够有效地减小机械阻力。能量转换器主要由缸液阀和壳体组成,通过缸液阀的旋转,配合壳体的结构,以液压油为介质,实现能量的储存和转换,减少了部分能量损失,提高了燃烧热效率。此外,新型内燃机可以使用灵活的燃料,氢气发动机为新型内燃机燃料提供了新的方向,燃烧介质使用清洁能源氢气或者氨气,符合国家“双碳”政策,应用前景广泛。文章提出的新型内燃机结构,可以为提高内燃机热效率问题提供新思路。

基于绿色设计的工程车辆综合评价体系

提出了对工程车辆进行绿色设计的观点 ,并针对工程车辆绿色设计的综合评价体系 。

粘弹性悬挂机构疲劳特性的试验研究

为掌握新开发的工程车辆用粘弹性悬挂机构的疲劳特性，需对机构用防振橡胶材料开展疲劳特性的试验研究。由于缺乏防振橡胶制品的疲劳失效标准，因此，如何确定防振橡胶强化疲劳试验的参数就成为新的研究课题。针对悬挂机构的强化疲劳试验，对其疲劳失效的特征值，如循环次数ｎｅ，Ｓ－Ｎ对数曲线的效率ｋ及许可温升等参数进行了探索。为开发新型粘弹性悬挂机构推土机，研制了３种橡胶配方，按照推土机实际工况，编制了８级载荷谱，对悬挂机构开展了强化疲劳试验的研究。本研究所获参数己应用于新开发的 ３８６ ｋＷ履带式推土机粘弹性悬挂机构的疲劳试验，经 ４ ０００ ｈ的工业应用，实际结果与试验预测相吻合。

汽车防追尾碰撞数学模型研究

为了提高车辆在高速行驶状态下的主动安全性能,研究了处于追尾行驶状态的本车与前车的运动学特征;针对前车的不同运动状态分别推导出了跟车距离的计算模型并分析了模型中3个关键参数的随机性和动态性,对制动迟滞时间提出了基于模糊推理的确定方法,对本车制动减速度和前车的运动加速度提出了比较实用的动态测算公式;另外,研究了防追尾碰撞的控制与执行,建立了动态调整安全制动停车距离的神经网络模型,提出了基于危险裕度判别的安全控制方法。

测量点数据等残留高度刀具路径规划

在介绍计算几何模型的基础上,提出一种刀具路径算法.首先分别以刀具半径值和残留高度值为等距距离,通过等距计算求出等距点集和残留高度点集;然后以前一行刀具路径为中心构建刀具包络面,并求出刀具包络面与残留高度点集的交点,即过渡点集;最后通过求以过渡点集为中心的刀具包络面与等距点集的交点,得出相邻行刀具轨迹,依次递推,求出所有的刀具路径行.针对计算过程中可能出现的欠切问题,给出了应用密切圆追踪的边界处理方法.通过实例验证了该算法的可行性.与等间距刀具路径生成方法进行比较表明,应用文中算法解决针对测量点数据的数控加工刀具路径生成问题,可缩短刀具路径长度,提高加工效率.

基于热网络法的工程车辆传动箱稳态热分析

针对工程车辆传动系统工作过程油温过高导致车辆工作效率不高的问题,对传动系统的变速箱部分进行热平衡分析。以某工程车辆的变速箱齿轮传动系统作为研究对象,用热网络法建立了该系统稳态工作状况下的热平衡方程组,并给出了相应的功率损失、热阻及对流换热系数的计算模型。采用自行编制的计算程序对方程进行求解,得出了在稳态条件下达到热平衡状态时变速箱内各节点的温度分布,为车辆传动箱的分析设计提供了理论参考。

可修复机械系统的模糊可靠性分析

为了研究复杂机械系统的可靠性 ,按故障部件的重要性与数量分类探讨了可修复机械系统的失效情况 ,在此基础之上 ,根据系统失效的严重程度分别定义了系统所处的 4种模糊状态 ,分别对其模糊可靠性的计算方法进行了分析 ,给出了基于马尔可夫过程的计算公式和算例。

双菱形仿袋鼠腿悬架的PID和Fuzzy-PID控制特性研究

为改善传统车辆悬架的性能,借鉴自然进化而来的袋鼠腿部结构,提出一种双菱形仿袋鼠腿悬架。为研究该悬架的行为特性,采用Lagrange方程法推导其动力学模型;基于动力学模型分别设计其PID和Fuzzy-PID控制器;在MATLAB/simulink环境下,建立其被、主动仿真模型并开展特性仿真与分析。研究发现:①被、主动模式下,车身垂向加速度、悬架动挠度及轮胎动位移均方根,随着车速和路面等级的增加均有所增加且在允许范围内。②不同路面等级下,随着车速的增加,被、主动模式的车身垂向加速度传递率数值基本相同,均呈单调递减趋势,(如,被动模式的车身垂向加速度传递率在1.64%~0.80%之间变化),但主动模式优于被动模式,Fuzzy-PID控制优于PID控制(约下降0.5%~0.6%);③不同路面等级下,随着车速的增加,被、主动模式的轮胎动位移传递率数值均增加,但其增加率呈下降趋势。从传递率数值上看,主动模式明显优于被动模式(约减少15%~25%,高车速时下降明显),但Fuzzy-PID控制与PID控制效果基本相同;④由车身加速度、悬架动挠度和轮胎动位移传递率频响特性可知双菱形仿袋鼠腿悬架有两个峰值,第一个峰值在0.8 Hz附近,第二个峰值在15 Hz附近;主动控制下悬架的舒适性和稳定性均优于被动悬架,Fuzzy-PID较PID控制效果更佳。研究结果表明:所提悬架的结构设计合理、方案可行。该悬架具有良好的路面适应性、高速舒适性和稳定性,这些特性与袋鼠腿的运动特性相吻合,验证了该研究思路的正确性和控制方法的有效性。

块式制动器摩擦磨损特性的实验研究

以块式制动器实物进行了摩擦磨损特性实验,发现制动衬垫比压、制动初速度和制动器温度对摩擦系数有显著影响,制动衬垫比压对单位摩擦功的制动衬垫线磨损率无显著影响;摩擦系数和单位摩擦功的制动衬垫线磨损率均可用正态分布来描述。并指出制动器设计或选用时应考虑制动衬垫比压和制动初速度两因素。

大学生创新能力的培养实践与调研分析——以太原科技大学机械学科创新团队为例

创新教育的核心是实践,以实践为基本平台的创新教育是使学生掌握创新能力、提升综合素质的根本途径,而组织大学生参与科研项目和竞赛活动是创新教育最有效、最直接的方法。基于这样的理念,通过组建大学生创新团队,并在进行科技竞赛的多年实践基础之上,提出了对大学生进行创新能力培养的途径与抓手,探索出了一条以"专业教育、竞赛实践、科研创新"为主要内容的大学生综合素质与创新能力培养模式,并就大学生创新实践教育的若干相关问题进行了跟踪调查与统计分析。

含圆弧形缓冲结构的仿袋鼠腿悬架建模与行为特性研究

为追求综合性能更优的车辆悬架,借鉴长期跳跃行进在复杂地形中的袋鼠腿部结构,针对一种含圆弧形缓冲结构的三连杆式仿袋鼠腿悬架(简称仿生悬架)开展研究。设计一种双圆弧道缓冲阻尼结构以模拟袋鼠腿跳跃运动中筋腱、肌肉等组织的缓冲减振效果,并将其布置于3个仿生关节处;为探讨所提悬架的行为特性,采用Lagrange方程建立1/4车辆动力学模型;通过Pro/E建立三维圆弧形缓冲结构并导入ADAMS进行悬架动力学特性仿真分析。研究发现:①仿生悬架运动参数间存在严重非线性耦合关系,其动力学方程难以解析求解。②采用亚元结构与柔性体相连并将约束施加到亚元结构的方法,可实现圆弧形缓冲结构实体建模与运动仿真。③随着路面等级和车速的增加,悬架的动态特性参数值增加,但均在合理范围内;车身垂向加速度相对增长率降低,其传递率(10.7%~2%)整体呈下降趋势;轮胎动位移传递率(8.6%~10.6%)增加,但变化平缓;悬架结构设计合理,具有良好的路面适应性、高速舒适性和稳定性。④仿生悬架表现出良好的抗冲击性能。⑤仿生悬架各项特性参数均优于对比文献中传统悬架的,表明悬架仿生设计的正确性和有效性。⑥仿生悬架在2 Hz和14 Hz附近出现共振峰,避开了人体敏感的频率区间,表现出良好的频响特性。

机电相似系统的模型转换与可靠性分析

工程应用中有大量构成复杂、功能繁多的机械系统,要对其进行适宜的可靠性分析有一定的难度,而电路系统的可靠性研究技术较为成熟,电子元件的可靠性参数也比较明确.为此,提出一种基于机电相似原理的模糊可靠性方法,给出了机械系统与电路系统进行相似分析的基本原理,并对力/电压机电相似和力/电流机电相似两种分析模型给出了运动方程,提出了可靠性分析的方法,利用该方法可以解决某些工程系统的可靠性计算问题.

基于MATlAB的液力变矩器的热仿真分析

针对液力机械传动中液力变矩器发热量过大的问题,简述了液力变矩器的发热机理。在所构建的热计算模型的基础上,以某型推土机的液力变矩器为实例,运用MATLAB编程并得出了发动机与液力变矩器共同工作时发热量与传动比的关系曲线,并应用Simulink软件对不同传动比下的油温进行了仿真,仿真结果反映了油温的动态变化趋势。可为底盘油冷系统的分析和优化提供一定的技术参考。

车辆学科竞赛对学生实践创新能力培养研究

针对高等工科教育传统实践教学无法满足学生创新实践能力培养的问题,车辆工程专业经过多年实际探索,提出一种车辆学科竞赛对学生实践创新能力培养的改革模式,旨在培养当下企业及社会所需求的能独立思考、具有良好工程实践能力的综合素质优秀的人才。将学科竞赛引入车辆专业教学,与课程教学、实验教学、工程实践、创新实践衔接融合,并由校、院、专业三级机构的学科竞赛实践教学质量监控体系提供保障,培养学生工程实践能力,全面提升学生的科研素质,在高等院校新工科教育下,对车辆专业人才培养方面具有重要的现实意义和推广价值。

非接触多磁环负刚度机构非线性刚度行为特性研究

工程车辆行驶和作业速度低、载荷大,驾驶员和乘员常全身暴露于低频大幅振动,导致作业效率低,甚至引发严重的振动职业病。准零刚度隔振系统具有高静-低动刚度特性,可有效过滤低频振动能量。接触式负刚度机构可带来摩擦损耗等问题,导致负刚度机构力学形态的不稳定。开发了基于非接触多磁环负刚度(non-contact negative stiffness,NCNS)机构和气动人工肌肉(pneumatic artificial muscle,PAM)正刚度机构并联的准零刚度隔振系统。为探明系统刚度行为机理,以多磁环负刚度机构为研究对象,基于比奥-萨伐尔定律和安培定律建立了负刚度解析模型;分析了不同参数(充磁强度、几何参数和磁场强度)下负刚度机构的刚度行为特性,并开展了验证实验。结果表明,轴向充磁比径向充磁可获得显著的负刚度特性;增加磁环外径、厚度及磁场强度均可提高负刚度机构的承载性能,但不改变其负刚度区间;增加上下磁环间距可扩展负刚度区间,但不改变其承载性能;计算模型与实验结果之间的校正决定系数为0.99975,计算模型满足精度要求。为下一步准零刚度隔振系统建模、参数优化及其工程应用提供了理论基础。