地面机动平台可重构轮履复合推进机构研究现状与展望

可重构轮履复合推进机构兼具轮式推进机构的快速性和履带推进机构的通过性,是提高地面机动平台在极端地形上综合性能的关键技术,在各类机器人和特种车辆上都得到了一定应用.文中在系统调研国内外相关文献的基础上,按轮履构型重构互换原理对推进机构进行分类,着重对比分析了不同构型的结构特点和应用场景,指出了可重构轮履复合推进机构的主要技术难点和发展前景.

基于前馈补偿的轮腿式机动平台姿态自适应控制

在通过复杂路面障碍时,轮腿式机动平台的轮端负载较大,且地面对轮胎的外力会突然变化,会显著降低机身姿态的控制精度,并容易导致轮胎脱离地面失稳等问题。为提高平台的地形适应能力和稳定性,提出一种基于前馈补偿的平台姿态自适应控制策略。构建平台的逆运动学模型和动力学模型,考虑轮-地接触点垂向支撑力和纵向驱动力实现轮-地接触状态的实时估计,结合腿部高度观测器和轮-地接触状态估计器获得腿部垂向补偿高度,兼顾平台车轮运动稳定性和姿态自适应控制精度。考虑平台机身动量和角动量,利用二次规划算法优化的轮端虚拟驱动力求解前馈补偿力矩,以实现平台的运动精确控制。仿真结果表明,该方法可以有效提高轮腿式机动平台在崎岖路面环境下的姿态自适应控制精度和轮胎驱动稳定性,为在复杂工况下轮腿式机动平台执行侦察等任务奠定基础。

基于原位试验地下高铁车致环境振动特性分析

研究目的:高速铁路下穿综合交通枢纽的交通交叉形式日渐兴起,地下高铁引发的环境振动问题不容忽视。为探明地下高铁运行对地表环境振动影响规律,结合在建高铁下穿机场场地工程实例,设计高铁隧道内落轴试验得到周围土体环境振动特征,建立车-轨-隧-地层半解析计算模型得到列车荷载动力初始条件,预测分析地下高铁车致环境振动幅频特性及传播规律,研究不同行车条件、轨道参数和隧道埋深的影响特点。研究结论:(1)地表振动在离线路中心线10 m范围内大幅衰减,衰减率达70%,垂向振动幅值明显大于其他两个方向,地表横向振幅最小,振动衰减速度最慢;(2)在350 km/h高速列车通过条件下,80 m范围内地表垂向和横向振级分别为20~80dB、43~72dB,Z振级最大衰减系数达0.276dB/m;(3)列车速度每提升50 km/h,地表Z振级增加约2 dB;(4)在13~50 Hz内,扣件刚度越小地表振级越大,在79 Hz以上,地表振级与扣件刚度正相关;(5)隧道埋深大于14 m时,隧道埋深对地表Z振级变化影响较小,将高铁隧道埋深控制在合理范围内可减小地表振动;(6)本研究成果可为下穿高速铁路设计和研究提供参考和借鉴。

中国城市轨道交通轮轨力检测技术研究综述

对中国城市轨道交通轮轨力的检测技术进行了系统性的介绍。地面测试方法包括连续测试法和非连续测试法,连续测试法能够对车辆运行状态、车轮多边形等病害进行检测。车载测试方法包括直接测量法和间接测量法,其中连续测力轮对法是目前最常用的测试方法。轮轨力采集系统具有快速、高效、稳定等优势,在地铁动态验收及运维过程中的轮轨力检测中发挥了重要作用。

一种新型免充气车轮的非线性有限元分析

文中介绍了一种新型免充气车轮的结构与原理,并基于车轮与材料的非线性特性建立了车轮的非线性有限元模型。建模时充分考虑了车轮聚氨酯材料与橡胶材料的超弹性,聚氨酯材料采用Yeoh本构模型,橡胶材料采用Mooney-Rivlin本构模型。分析了下沉量对车轮接地位置1、位置2处的接地性态的影响,具体包括接地印迹、法向应力分布与最大法向应力值。接地位置1、位置2的力学差异是车轮稳态滚动中产生振动的原因,并通过稳态滚动仿真得到了验证。

基于ADAMS的温室作业柔性移动底盘仿真与实验

针对温室作业机械化程度低的问题,设计了一款可以改变轮距地隙,并适应狭小作业空间和多种地形的温室作业柔性移动底盘。首先对底盘结构和关键部分进行了设计。其次对工作原理进行说明,阐述优势。然后使用ADAMS建立虚拟机仿真,建立路面模型,分别进行直行性能和转向性能的实验。最后制作原理机,进行性能实验,验证设计方案在原理上的可行性,为后续制作样机提供基础。

关联用户道路与试验场的迭代算法研究

以某牵引车型为研究对象,阐述了一种建立汽车试验场与用户道路当量关系的迭代算法。首先利用标定系数法得到轴头六分力与应变的关系,然后在试验场和用户道路分别采集应变数据,通过解耦得到两种工况下的轴头六分力。以轴头六分力为关联目标,利用迭代算法进行用户道路和试验场的相关计算,得到试验场各种特征路面的循环次数。

免耕播种机地轮摩擦力与滑移率试验研究

针对免耕播种机地轮摩擦力不足、滑移率偏大,造成漏播、空穴等问题,文章以秸秆覆盖量为试验因素,地轮摩擦力和滑移率为试验指标,对比六种地轮(平板、直齿、斜齿、"V"齿、钩齿、鼠笼形)试验效果。结果表明,秸秆覆盖量0~400 g·m^(-2)时,钩齿地轮防滑效果最好,秸秆覆盖量400~800 g·m^(-2)时,"V"齿地轮防滑效果最好。对比选取防滑效果最佳"V"齿地轮,通过二次回归正交旋转组合试验优化"V"齿地轮相关参数(防滑齿齿数、防滑齿齿高、垂直载荷)。结果表明,各参数影响摩擦力和滑移率主次顺序为垂直载荷>防滑齿齿高>防滑齿齿数;当齿数为20、齿高为36 mm、载荷为457 N时摩擦力最大且滑移率最小。为免耕播种机地轮选择与设计提供参考,对改善免耕播种机性能、研制高质量免耕播种机具有参考价值。

免耕播种机行星啮合式防滑地轮设计与试验

免耕播种机地轮滑移造成排种器漏播,影响播种质量。为此提出了一种行星啮合式防滑地轮机构。在对其进行结构与受力分析的基础上,研究了影响地轮性能的因素。对不同型式的地轮在已耕和免耕土壤中进行对比试验表明,行星啮合式防滑工作稳定且具有较小的滑移率。

行星啮合式防滑地轮结构参数的优化及性能试验

针对免耕播种机地轮滑移率大造成漏播,影响播种质量的问题,该文提出了一种新型的行星啮合式防滑地轮机构,并通过试验对其进行了结构参数优化。以地轮直径、地轮宽度、垂直载荷、防滑齿伸出长度作为试验影响因素,地轮滑移率为响应指标,运用二次回归旋转正交安排试验,建立了滑移率与各影响因素之间回归数学模型。通过Dedign-Expert7.1软件对试验参数进行优化,确定地轮直径626mm、地轮宽度为112mm、轮垂直载荷214kg、防滑齿伸出长度28mm为最佳参数组合,此时滑移率为0.45%,对优化结果进行验证试验。试验结果表明,机具前进速度为6～8km/h,滑移率平均值为0.497%。该研究为免耕播种机的设计提供技术支持。

堆肥抛撒机的研制

为解决堆肥机械化施肥问题,研究设计地轮驱动输肥、片式双螺旋破碎抛撒施肥装置。利用ANSYS Workbench对螺旋刀轴进行有限元模态分析,确定固有频率对螺旋刀轴影响;运用Matlab仿真地轮驱动输肥模型,分析运动阻力转矩与垂直载荷转矩关系以及地轮驱动输肥原理。应用Catia软件仿真该装置结构参数等,获得作为样机设计依据结构参数及相应运转工艺参数,制作工程样机并验证,试验过程中输肥与抛撒配合良好,达到堆肥撒施要求。研究可为适合堆肥施用特点的抛撒施肥机具研发提供借鉴。

适应不平地面的Mecanum四轮全方位小车结构及运动学模型

为了在存在局部不平地面条件下应用Mecanum四轮全方位小车,总结出实际楼宇环境下存在的四类不平地面类型,分析给出对应于四种不平地面条件下Mecanum轮与地面的四种接触状态;针对四类接触状态,提出一种新的适应不平地面的Mecanum四轮全方位小车结构;用矢量及坐标变换方法解析了这种小车结构在不平地面条件下的运动学特性,分析给出了该小车的运动学条件及其适用范围;得出了该四轮小车在不平地面上运行的六维运动学模型。

基于BP神经网络的播种机地轮滑移率预测

免耕播种机地轮滑移造成排种器漏播影响播种质量。为解决此问题,提出了一种新型的行星啮合式防滑地轮机构。选取影响地轮工作性能的因素进行地轮滑移试验,得到81组试验结果,选取其中的60组进行样本训练,并对剩下的21组结果对训练好的网络进行预测,其中D,b,G为输入层,η为输出层,网络结构为3-11-1的3层网络。预测结果表明,预测值与试验值误差较小,为地轮结构参数的优化提供了依据。

交错轴摩擦轮传动原理及其在移动小车运动分析中的应用

分析了交错轴摩擦轮机构传动的基本原理,解析了交错轴摩擦轮机构特例--轮地交错轴摩擦轮传动动力学参数的理论关系和设计计算方法,建立了摩擦轮轴向移动方向的判定方法,并利用ADAMS对不同加载条件下轮地交错轴摩擦轮传动关系模型进行了仿真;在此基础上,应用轮地交错轴摩擦轮传动原理分析了基于Mecanum轮的全方位移动小车的运动关系。研究表明,轮地交错轴摩擦轮传动动力学参数的理论设计计算方法准确,传动有效时,摩擦轮与地接触点的静摩擦力与轮轴线的夹角取决于所加载的载荷,接触点静摩擦力与所加载荷能自适应平衡,摩擦轮轮心的移动速度和沿轮轴向移动速度及支撑轴驱动速度之间的关系不受外载的影响,摩擦轮轮心速度和其沿支撑轴的移动速度与其支撑轴的移动速度之间构成直角三角形关系,摩擦轮的两个速度分别是支撑轴移动速度的余弦和正弦;Mecanum轮的腰鼓形辊子与地面形成的传动关系属于交错轴摩擦轮传动,运用轮地交错轴摩擦轮传动的运动关系理论分析Mecanum轮全方位移动小车的运动可行。

汽车悬架动载性能检测与理论分析

本文介绍了表征汽车路面附着性的车轮接地性指数的定义、测量方法和测量设备以及在欧洲通用的评价准则,给出了车轮接地性指数的解析表达式。利用汽车的 1/4振动模型,通过计算机数字仿真,分析了汽车簧上质量与簧下质量的比值、减振器效能的损失、轮胎刚度和汽车载荷等对车轮接地性指数的影响。

砂轮不平衡量对磨削表面波纹度的影响

建立了一种新的由砂轮不平衡量引起工件及砂轮主轴系统振动的力学模型。在对磨削表面波纹度产生机理进行分析的基础上，采用砂轮在线液体平衡技术，就砂轮不平衡量对磨削波纹度的影响规律进行了定量研究，得出在线实时平衡砂轮是提高磨削质量、降低磨削波纹度的重要途径。

采用平衡摇臂悬架的移动平台稳定性分析

设计了一种带平衡摇臂悬架且具备变轮距变地隙功能的移动平台(VII-HPC)。在传统分析的基础上,针对平台的变地隙、变轮距和变姿态工况进行了研究,总结出质心高度变化趋势、侧滑和侧翻、纵滑和纵翻的计算公式、边界条件和相应曲线,并对横向行驶变姿态工况下平台的稳定性作了分析和评价,同时通过对采用平衡摇臂悬架结构的平台与普通拖拉机的稳定性对比仿真,验证了其稳定性。

橡胶在轮胎中的应用及研究进展

介绍了天然橡胶和合成橡胶在轮胎中半成品部件,胎面、胎侧、气密层、胎体、带束层和胎圈的加工应用和性能特点,以及新型橡胶、环保再生橡胶和新材料技术在轮胎中的应用。根据近几年社会所倡导的安全环保的特点,轮胎的发展也更加趋向于绿色轮胎、安全性更高的轮胎,因此新型橡胶材料的开发也必将成为轮胎领域的重要发展方向。

非充气机械弹性车轮接地特性试验研究

本文中采用压敏膜法对机械弹性车轮的静态接地特性进行试验研究。通过静态接地特性试验,研究了充气安全轮胎、0轮和机械弹性车轮在不同载荷下的接地压力分布规律,根据提取的接地压力分布几何与力学特征参数,对比分析了充气安全轮胎和机械弹性车轮的接地特性。结果表明,机械弹性车轮能有效缓解充气轮胎在大负荷时胎肩的应力集中问题,在一定负荷范围内提高了轮胎的磨损和抓地性能。

基于Atmega 16的播种机地轮滑移率测试系统设计

免耕播种机的排种装置靠地轮驱动,当地表覆有秸秆时,地轮的滑移不可避免,较大的滑移会造成漏播影响播种质量。为此,提出了一种基于单片机Atmega16的地轮滑移率的测试系统并对其进行了硬件和软件设计。通过光电开关和旋转编码器分别测量地轮的实际行驶距离和理论行驶距离,由单片机对数据进行处理并用液晶模块适时显示数据。