六自由度水下USBL定位计量装置设计与测试

该文基于4-DoF空间至6-DoF空间量值传递数学模型和目标声信号模拟技术,设计并研制了6-DoF水下超短基线定位计量装置。该装置由消声水池、水池4-DoF测控系统、4-DoF扩展安装装置、目标模拟声信标机、水听器、数据控制器,以及标准钢卷尺、万能角度尺、声速剖面仪等标准器具构成,具有6-DoF水下定位计量能力,同时解决了小尺度水池中大定位距离的定位计量问题。经测量不确定度分析评定得出,该装置的相对合成标准不确定度为0.34%,测试试验验证了装置各项功能和工作的稳定性,且装置满足《超短基线水声定位仪(JJG(交通)152-2020)》计量检定要求。该装置在声呐系统计量实验课程建设、实验教学、高校计量认证等方面具有示范辐射作用。

制动器可靠性试验台的研制

文中介绍一种应用于制动夹钳单元、踏面单元等制动器的可靠性试验台。试验台满足UIC 541-01标准,可完成纵向±2.5°倾角的疲劳试验。同时,基于六自由度平台设计,试验台可模拟制动盘或车轮相对构架±10 mm的横向位移、绕垂向±1°转角及模拟垂向盘片摩擦等工况,模拟车辆运行极限状态,能够对新制动器进行累计不少于100万次的制动、缓解疲劳试验。

汽车驾驶舒适性评价平台的研制

为满足汽车乘坐舒适性研究的需要,对实车进行了改装,开发了具有多个可调节自由度的汽车舒适性评价试验平台,设计并实现了可调节式踏板机构,提出了基于编码器绝对转数的座椅高度算法。实际测试结果表明,经实车改装的试验平台测试精度高、性能稳定、可调节参数及调节范围充裕、安全可靠,可为汽车乘坐舒适性研究提供可靠的测试依据和试验手段。

三维测力装置维间耦合效应试验及解耦方法

为实现转向架试验台载荷测量功能,提升转向架参数测定精度,设计了多测力传感器并联的三维测力装置,对其测量原理进行理论分析并搭建了惠斯通电桥测量电路。三维测力装置属于切应力传感器,分析表明其测量电路输出电压与载荷有确定的线性关系;进行了三维测力装置单轴加载的静态标定试验,分析了单轴加载的输出特性及其载荷测量的维间耦合效应,发现单轴加载时,加载轴所对应测量电路有线性度良好的电压输出,但非加载轴测量电路同时有较小的电压输出。文中还提出了评价维间耦合效应的耦合度以及基于最小二乘法和BP神经网络的数值解耦方法,并通过试验验证了两种解耦方法的有效性;同时采用正交实验法进行三维测力装置多轴加载试验,单轴测量误差和整体测量误差均没有超过1.5%,测量精度满足测试需求。

近岛礁非均匀波浪下超大型浮体系泊试验

为了研究多模块超大型浮体系泊系统的安全性以及不同模块系泊性能在非均匀波浪作用下的变化规律,设计并制作了海底地形模拟装置和岛礁模型,完成了超大型浮体系泊系统模型试验研究。通过对模型试验数据的对比分析,发现不同模块系泊系统的受力情况和运动受非均匀波浪的影响较大;分析了所设计的系泊系统在极端海况下的安全性问题,为下一步系统优化提供支撑。

轨道检测系统标定试验台的研制

轨道检测系统采用六自由度的STEWART平台模拟转向架的多维运动,采用四通道的电动伺服平台分别模拟两根铁轨的垂直和横向水平运动。首先讨论了STEWART六自由度平台的数学建模,并与四通道的轨道模拟平台建立协调的同步控制机制。开发了控制系统软件,实现了检测梁的六自由度运动和轨道平台的同步控制,能够在实验室中模拟轨道检测梁的实际运动和轨道的实际位置变化。为各种的车载轨道检测设备提供了在实验室中模拟实际工况的手段。

SimMechanics在转向架测试台运动仿真中的应用

振动试验台在各种车辆以及机械装备的道路模拟实验以及环境试验中发挥着越来越重要的作用。文中研究的六自由度转向架测试台是多自由度振动试验台的一种。研制转向架测试台的过程中,在计算机上基于系统的控制策略对测试台进行运动模拟仿真,可以缩短研制时间和降低研制成本。以一种七作动器六自由度转向架测试台为例,通过SimMechanics模块构建与实际测试台一致的模型,在Simulink环境中建立相应的控制模块,对振动试验台进行运动模拟仿真。通过对该问题的研究,扩展了当前SimMechanics模块在解决复杂机械系统问题中的应用。

风电机组传动链地面测试系统载荷模拟技术

提出风电机组传动链地面测试系统载荷模拟技术.论述风电机组地面传动链测试系统,对拖动实验下叶轮的转动惯量进行计算,分析总结3种主要的非扭矩五自由度加载结构方案:对称加载方案、径向偏心加载方案与并联六液压缸加载方案,论述方案的加载原理,并构建3种方案的载荷求解方程.为了进一步模拟风电机组六自由度的载荷,根据对称加载方案原理设计搭建100 kW风电机组传动链测试系统加载实验台,实验对非扭矩五自由度载荷进行了精确复现,验证了非扭矩五自由度加载技术的可行性与合理性,再结合对风力转矩载荷的模拟技术,实现了对风电机组六自由度载荷的完整模拟.

铁路列车风挡位移试验台的研制

以铁路列车折棚式风挡的质量检验为背景,研制一种风挡位移实验台,能够模拟列车运动时的晃动、上下坡、转弯等状况,包括实现铁路部门要求的风挡最小曲线通过能力试验。运用模块化设计思想,根据风挡在列车运动过程中受到6个自由度方向力而产生的形变,设计三坐标直角位移平台和三坐标转动端组成的试验台模拟其运动状态,并采用PLC控制系统进行操作完成检验。风挡位移试验台的工作结果表明,它显著提高了风挡检验的效率,同时降低了检验需要的经济成本,为六自由度方向检测的试验平台提供了一个设计方向。

三轴六自由度随机振动试验条件归纳方法

为了确定三轴六自由度(6-DOF)随机振动试验参考条件,提出了一种基于外场实测数据,利用Cholesky分解确保正定性的归纳方法。首先,通过一个转换矩阵将每一个测量状态的实测直线加速度响应变换为对应状态的三轴六自由度振动加速度响应;然后用转换后的加速度响应计算每一个状态的功率谱密度矩阵;之后,对所有功率谱密度矩阵进行Cholesky分解得到下三角矩阵;接下来,根据测量状态对下三角矩阵进行加权平均,再将加权平均后的下三角矩阵转换成功率谱密度矩阵,同时参考试验时间也根据实测时间进行缩放求得;最后,将功率谱密度矩阵的自功率谱密度(ASD)乘以一定的放大因子,用以覆盖未测到的极端振动量级,同时保持功率谱密度矩阵的相干系数和相位差不变,以不改变各个自由度之间的相互关系。通过一个算例证明了此方法得出的ASD谱型基本覆盖了外场实测数据,同时又没有过分保守,符合工程实践需要。