基于目标侧倾角刚度的FSAE赛车悬架刚度研究

为提高FSAE赛车的操纵稳定性及极限侧倾加速度,提出一种基于目标侧倾角刚度的赛车双横臂悬架刚度计算方法。通过设定赛车的目标侧倾角刚度,确定了赛车单位侧倾加速度下的轮荷转移量和前后悬架侧倾角刚度的分配,并推导出前后悬架的稳定杆刚度。建立ADAMS/Car悬架模型,以最小化整车侧倾时的轮荷转移量为目标,采用隔代映射遗传算法对车轮定位参数、悬架刚度随车轮上下跳动的变化曲线进行求解。仿真和实车验证结果均表明,相比未设定目标侧倾角刚度进行悬架刚度计算,该方法可更有效地减小赛车的侧倾轮荷转移,提高赛车在极限工况下的侧倾加速度和操纵稳定性。

道基不均匀分布下通用机型轮载对机场道面力学性能影响研究

为研究道基水平方向不均匀分布对机场道面板力学性能的影响,建立飞机荷载-道面结构-不均匀道基三维模型,采用数值模拟方法分析多板协同受力模式下基顶反应模量变化对道面板弯拉应力影响,探讨通用机型(空客A320和波音B737-800)轮载作用时基顶反应模量变化和道面板厚度对道面板力学性能以及接缝传荷系数的影响,同时基于缩尺试验对数值模拟结果进行验证。研究结果表明:对于A320机型,当道基水平不均匀分布时混凝土板弯拉应力增大,基顶反应模量变化率由0%增加至65.46%时,轮载作用于传力杆接缝板边时道面板弯拉应力由4.06 MPa增加至5.73 MPa,超过极限弯拉应力;增加板厚能够有效地提升刚性道面板受力安全时基顶反应模量变化率的取值范围;道面板接缝传荷系数随着基顶反应模量变化率的增加而增大,基顶反应模量变化率从6.84%增加至56.30%时,道面板传荷系数增加2.44%;室内缩尺试验验证了道基不均匀分布对传荷系数的影响规律。在道面板设计时,应充分考虑道基水平方向不均匀分布对道面板力学性能的影响,避免在服役期间过早出现结构破坏。

基于轴箱振动加速度的高速动车组车轮载荷谱编制方法研究

提出了一种基于线路实测轴箱振动加速度的车轮载荷测量新方法。通过建立高速动车组动力学模型,开展时域仿真得到轴箱振动加速度和轮轨力的时域信号,并以轴箱振动加速度线路测试结果对仿真模型的有效性进行验证,依据3σ原则计算仿真结果中轴箱垂向和横向加速度以及轮轨作用力的统计值,获得由轴箱振动加速度推算车轮的载荷传递系数。应用载荷传递系数,结合线路实测轴箱振动加速度推算了车轮载荷-时间历程,并编制了车轮垂向和横向载荷谱。研究结果表明:基于轴箱振动加速度的车轮载荷谱推算方法切实可行,为车轮载荷谱编制工作提供了一种新的思路。

铁路道岔尖基轨相对运动对轮载转移与分配的影响研究

基于铁路道岔尖轨和基本轨的空间相对位置及轨下基础布置方式,研究转辙器部件内轮轨接触的特点,提出考虑尖基轨相对运动的轮载转移位置确定方法,以12号单开道岔为例,研究尖基轨相对运动对轮轨垂向力转移和分配特性的影响。研究表明:尖轨和基本轨相对运动对轮载转移的位置和长度均有较大的影响,以车辆直逆向通过转辙器为例,其轮载转移的范围距尖轨尖端2.302.74m,轮载转移段长度为0.44m,不考虑尖基轨相对运动时,轮载在距尖轨尖端2.622.78m的区域完成转移,轮载转移段长度为0.16 m;轮载转移区域内,沿线路纵向,轮轨垂向力在尖轨和基本轨上的分配呈非线性的变化规律,其变化规律与钢轨外形、轮轨动力相互作用及车辆过岔方式等因素相关。

线控转向汽车防侧翻稳定性控制

通过线控转向(Steer-by-Wire,SBW)系统控制汽车方向盘转角提高某汽车在极限行驶中抗侧翻能力.建立SBW整车模型,基于紧急避让、紧急掉头和蛇行运动等3种危险操纵稳定性工况分析,得出该车易侧翻的结论.提出基于横向载荷转移率(Lateral Load Transfer Ratio,LTR)的车辆动态防侧翻控制算法,通过SIMULINK与Car Sim的联合仿真平台,建立转向优化控制模型.仿真结果表明在典型工况下该车防侧翻性能得到明显改善.

基于动态横向转移载荷的轮式装载机侧倾稳定性研究

为研究轮式装载机动态侧倾稳定性,在考虑车身侧倾和动臂俯仰的基础上,构建基于拉格朗日法和包含动坐标系的轮式装载机十自由度侧倾动力学模型,求解出非平稳路面与发动机耦合激励下的侧倾响应,推导出表征侧倾稳定性的动态横向转移载荷方程,并分析了横向坡度角、动臂结构参数和转弯速度变化对侧倾角与动态横向转移载荷的影响趋势。结果表明:车身侧倾角和动态横向转移载荷随横向坡度角、动臂质量和举升角以及转弯速度的增加而不断增大,但横向坡度角和动臂举升角对侧倾稳定性的影响灵敏度较高;当车身侧倾角超过临界横向坡度角时,两侧车轮垂向载荷发生完全动态横向转移,使一侧车轮产生离地现象进而导致侧倾;上述模型和动态横向载荷转移表征方法可为后续的性能优化提供研究方法和理论基础。

车轮力传感器的侧向力动态标定方法

车轮力传感器(WFT)在汽车道路试验中起着非常重要的作用,其动态特性是评价传感器的重要指标,但在国内尚缺乏研究。文中以零成本的方式,设计了WFT中的侧向力传感器的动态标定装置。用负阶跃加载的方式,进行了侧向力的动态标定,通过对试验数据进行分析,得到了传感器的传递函数。试验结果表明:用负阶跃加载的方式对WFT进行动态标定是可行的,侧向力的动态标定为其余五维力的动态标定奠定了基础。

四轮独立驱动电动汽车驱动力分配控制

根据四轮独立驱动电动汽车驱动力独立可控的特点,采用分层控制分配方法,优化整车综合性能.控制器根据传感器信号判定车辆的行驶状态,并计算出车辆所需总驱动力矩,然后优化分配各驱动轮上的驱动力矩,同时考虑地面附着条件和驱动电机的约束条件.仿真结果表明:采用分层控制分配方法,充分利用了垂直载荷较大的车轮的附着力,有效控制了垂直载荷较小的车轮的滑转,提高了车辆的综合性能.

铁路道岔转辙器部件轮轨两点接触计算方法研究

根据基本轨与尖轨的相对位置及轨下支撑方式,分析车轮与转辙器钢轨的接触特性,在考虑尖轨与基本轨相对运动的基础上,提出铁路道岔转辙器部件轮轨两点接触的计算方法,以18号单开道岔为例,对比分析了标准和磨耗车轮LMA踏面与钢轨匹配时的轮轨接触特性,验证两点接触计算方法的正确性和可行性。研究表明:车轮踏面磨耗后,轮轨接触点位置更多的位于尖轨轨距角附近,会增大尖轨的侧面磨耗;车轮踏面磨耗会导致轮载转移的位置后移,增大车辆进入道岔时轮对蛇形运动的距离和幅度,进而导致横向轮轨动力相互作用的增大;磨耗后的车轮踏面,其轮轨两点接触的可能区域分布较为分散,可能造成轮轨接触点的无规律跳跃,从而引起较大的轮轨冲击振动作用。

山区道路车辆动力学模型与行车安全分析(英文)

针对道路的几何线形,特别是纵坡坡度与弯道半径对车辆行驶状态的影响,建立了车路耦合的8自由度山区道路行驶的车辆动力学模型以及Dugoff轮胎力模型.结合车载GPS/IMU的测量信息,解算了不同车轮的滑移率以及垂直载荷,并通过横向载荷转移率(LLTR)对车辆的行驶稳定性进行分析.结果表明:车辆行驶过程中的侧向加速度与道路纵坡坡度以及车辆重心高度与宽度的比率h/T有关,坡度越陡,h/T越大,侧向加速度越大,车辆的行驶稳定性越差,降低车辆的行驶速度与侧向加速度可提高车辆的行驶稳定性.

200km/h八轴客运电力机车轴重转移分析

针对一种新型的200 km/h八轴客运电力机车,建立了轴重转移计算模型。利用该模型计算其轴重转移,与动力学软件在准静态条件下的仿真结果进行对比,并分析影响机车轴重转移的因素。研究表明,该机车第一、二轴为减载,第三、四轴为増载,且第四轴増载最大,増载6.28%,第一轴减载最大,减载6.28%;模型计算结果与动力学软件仿真结果相差0.8%;机车牵引电机采用架悬方式能有效减小机车轴重转移,相比电机采用轴悬方式,机车轴重转移减小5.77%;该机车最优牵引点高度为260 mm;减小电机前后悬挂点之间的纵向跨距能有效提高机车黏着重量利用率。

单轴牵引力变化时的机车轴重转移分析

针对轴控式机车发生轴重转移时轮轨粘着力分布发生改变的情况,改进轴重转移算法。以某六轴和某四轴机车为例分别进行计算,通过与不考虑粘着牵引力分布影响的算法计算结果做对比,证明一般情况下2种算法算得的最大轮对减载率会有一定的差异,考虑轮轨粘着力的分布不均更利于反应轴控式机车的轴重转移实际情况。利用这种改进算法,对2种机车的最佳牵引点高度分别进行了优化选择。

四轮独立驱动电动拖拉机牵引作业转矩分配研究

[目的]为使四轮驱动电动拖拉机在牵引作业工况下能够获得更好的牵引性能,提出轮边电机式独立驱动方案,驱动轮转矩实时可控。[方法]采用力矩平衡的方法,对牵引作业工况下的四轮独立驱动拖拉机进行动力学分析,得到前、后轮垂向载荷转移随挂钩阻力矩变化的关系。基于驱动轮的地面附着性能,以载荷比为转矩分配依据,建立前、后轮转矩分配比基于挂钩阻力矩变化的Matlab/Simulink仿真计算模型。根据参数计算,匹配合适部件,搭建了四轮独立驱动电动拖拉机试验台架。根据仿真结果在台架上通过Lab VIEW编程测控实现转矩分配随牵引阻力矩变化而变化。[结果]牵引作业时,前、后驱动轮垂向载荷发生改变,重心后移,驱动轮的地面附着能力改变。基于载荷比转矩分配最多可以比均匀分配提高800 N·m的有效驱动力矩。[结论]采用驱动轮力矩平衡的方法,以车轮垂向载荷为转矩分配依据,得到牵引作业下前、后驱动轮的转矩分配与挂钩阻力矩的关系。按照规律对转矩合理分配,提高拖拉机的牵引性能和能量利用效率。

考虑轮轨作用的地铁车辆电机负载模型研究

牵引电机负载模拟是轨道车辆牵引传动系统仿真中不可缺少的重要环节,传统的电机负载模型由于没有考虑轮轨关系而无法应用于地铁黏着控制算法的研究。在分析了地铁车辆力传递关系的基础上,提出用考虑轮轨作用的力传递模型来替代传统的阻力负载模型,可以模拟地铁车辆在运行中出现的空转现象,验证黏着控制策略的控制效果,整定控制参数。结合北京地铁13号线实车参数和牵引特性,验证该负载模型应用于黏着控制研究的有效性和可用性。

轮式电动汽车驱动力矩分配控制

根据车辆在不同行驶工况下各驱动轮载荷会发生转移的特点,采用分层控制方法分配驱动力矩,优化车辆行驶性能。分配控制系统由力矩计算模块和控制分配算法模块组成。其中力矩计算模块根据输入的驾驶员操作信号计算出车辆总需求力矩和驱动轮实时载荷,分配算法模块根据驱动轮实时载荷优化分配各驱动轮上的驱动力矩。仿真结果表明,根据车辆行驶过程中载荷转移情况,对驱动力矩进行优化分配,使得车辆加速或爬坡时的动力性和转向时的稳定性得到了提高。

基于轮荷转移的外倾角对操纵稳定性的影响分析

影响整车操纵稳定性的因素很多,但整车前后轮外倾角对其影响的研究较少,且无系统的定量分析。从该现状出发,需定量分析整车前后轮外倾角对操纵稳定性的影响程度。首先,通过对整车转弯工况下的受力分析,对标分析及建立考虑轮荷转移的简化二自由度操纵稳定性模型,分析了车辆静态前后轮外倾角对操纵稳定性中不足转向度的影响机理。通过公式推导列出了影响性关联的变量参数,并说明了轮荷转移和外倾变化对操稳性的影响方向。然后,采用ADAMS仿真和考虑外倾侧向力的轮胎模型,用通用性和重复性高的模拟试验方法量化了外倾角对稳态及瞬态性能指标的影响。结果显示:外倾角的影响趋势符合二自由度模型的预期,且后外倾角敏感度较前外倾角高。最后,通过操纵稳定性试验的验证,对后轮外倾角的影响感度进行了量化分析,并与仿真结果进行了对比,契合度高,为更好地控制产品质量、提升操纵稳定性的设计和问题解析能力提供了一种有效方法。特别是对于性能计划及底盘调校时,在轮胎偏磨、油耗及滑行距离这些性能允许的范围内,通过调整对应的外倾角可提升操纵稳定性。因后轮的敏感高,在操稳性设计时,按后轮外倾值负向绝对值大于前轮的方式进行了匹配设计。在调校时,对于敏感度较高的后轮可作重点调整。

轮荷转移条件下前束值对操纵稳定性的影响分析

通过对整车在转弯工况下进行受力分析并建立考虑轮荷转移的简化二自由度操纵稳定性模型,分析了车辆静态前、后轮前束值对操纵稳定性中不足转向度的影响机理,采用ADAMS仿真软件量化前束值对稳态及瞬态性能指标的影响。最后,对分析结果进行了试验验证,并对前、后轮前束值的影响敏感度进行量化分析和机理解释。

一种新型的全方位移载平台的运动学分析

根据全方位移载平台的运动特性,分析了瑞典轮的结构与相应的运动执行功能,并在此基础上设计了新型的全向轮。建立了以新型全向轮为基础的全向运动平台的运动学模型,同时以此为基础分析了全向移载平台运动时各驱动轮的速度变化规律,验证了使用新型全向运动轮的全向移载平台的运动可行性,并为平台的控制提供了理论依据。

滚动动力弯沉仪在混凝土路面检测维修中的应用分析

对国外路面无损检测新技术——滚动动力弯沉仪,及其在混凝土路面维修检测中的应用进行简要介绍,并通过对比分析弯沉在混凝土路面面板上的变化规律来判断路基的承载力、接缝的传荷能力和板下脱空,以期为同行提供参考。

某型特种车辆蛇形驾驶工况侧倾稳定性仿真研究

针对某型特种车辆蛇在形驾驶工况下容易发生侧翻的问题,基于ADAMS软件建立了魔术公式轮胎模型和整车虚拟样机模型,并进行了不同速度和方向盘转角下的蛇形驾驶仿真试验;选取横向载荷转移率作为侧倾稳定性评价指标并对其进行修正,获得评价效果更好的横向载荷转移率;利用优化后的评价指标求得研究对象蛇形驾驶工况下的侧翻预警阈值。仿真结果表明:相同的方向盘转角,速度增大,车辆侧倾稳定性变差;相同的行驶速度,方向盘转角增大,车辆更容易发生侧翻。