基于轮辙非接触测量的月壤非参数化识别方法

以非参数化的密实度对模拟月壤进行分级,分别定义为:松散、自然和密实状态,开展不同轮上载荷和滑转率条件下模型车牵引通过性试验,基于非接触测量提取轮辙特征参数表观沉陷和滑转率,分析表观沉陷随轮上载荷和模拟月壤力学状态的变化规律。以车轮驱动扭矩、轮上载荷、表观沉陷和滑转率为基础参数,建立多元标识量,提出4种识别准则,包括宽松、理想、偏严格和严格准则,建立非参数化的模拟月壤力学状态识别方法。基于模型车土槽试验数据,以模式识别的正确率、准确率和保守率为指标对识别方法进行评价,得到最优标识量和识别准则。识别方法验证结果表明:模拟月壤识别的准确率和保守率分别达到0.83和0.97,该方法能较为准确地识别模拟月壤力学状态。本文研究成果以期为面向低重力环境的月球车地面试验、性能评估以及对在轨月球车的地面任务支持提供技术指导。     

CE-3月球车筛网轮月面沉陷行为试验

CE-3月球车在月面行驶时,车辙沉陷是判别其通过性的主要依据。本文通过土槽试验研究了CE-3月球车筛网轮的沉陷行为,试验结果表明:车轮表观沉陷量小于实际沉陷量,动态沉陷差值最大为19.8 mm,最小为3.7 mm,且沉陷差值随滑转率的增大而增大。根据试验数据,建立了预测沉陷差值的数学模型,并通过月球车内场试验进行验证,结果表明:模型3和模型4预测准确,精度分别为85%和84.5%。研究结果可为中国月球车通过性能评估、路径规划提供参考和依据。     

月壤特性对月球车轮地相互作用力的影响

为了了解月壤特性变化对于月球车轮地相互作用的影响,对月壤的物理和力学特性参数进行分析,制作模拟月壤进行土壤参数测量实验和月球车轮地相互作用实验.根据实验数据及轮地相互作用力学模型进行模拟月壤参数的估计和辨识,将典型月壤参数带入模型进行理论分析和数值分析,并与试验中获取的车轮土壤相互作用数据进行对比.结果表明:土壤的承压特性参数主要影响车轮沉陷量,车轮驱动阻力矩主要受土壤的剪切特性影响,反映土壤物理特性的接触角系数变化对于轮地作用影响相对较小.该研究为进行月球车车轮力学性能的全面分析和月壤参数辨识等的应用提供了理论基础。     

月球车驱动轮在不同介质上的牵引性能

在月壤-车轮土槽测试系统上对月球车驱动轮在不同介质条件下的牵引性能进行了试验研究。试验结果表明:当滑转率在0～80%时,挂钩牵引力和效率系数呈现增加趋势,压实2次和4次的模拟月壤分别比自然状态时最大挂钩牵引力提高了38.9%和66.7%,最大效率系数提高了69.9%和171.6%。水泥路面的牵引性能要高于模拟月壤上的牵引性能,且当滑转率为20%时,驱动轮在水泥路面上的挂钩牵引力为其在模拟月壤上的8.2倍。驱动轮在模拟月壤和石英砂上的牵引性能相似,前者略好于后者,当滑转率为10%时,挂钩牵引力分别为36.8N和33.1N。     

轮式月面巡视探测器月面牵引性能的预测

通过室内土槽试验和颗粒流数值仿真相结合的方法对轮式月面巡视探测器的轮土交互作用、车轮的牵引特性和轮下土壤变形和破坏进行了深入探讨。以吉林省火山喷发物为原料进行了模拟月壤的配制。设计并制造了深空探测车车轮牵引特性试验台并进行了不同轮齿构型车轮的牵引特性试验,获得了基础性的试验数据。考虑月壤结构松散、颗粒细小、流动性强的离散特征,采用颗粒流法分析了地面重力场下探测车轮下模拟月壤的扰动破坏、土体内接触力的分布、颗粒速度矢量的变化,获得的车轮牵引特性参数与土槽试验数据进行了对比,进一步对车轮在月面环境下的牵引性能做出了预测。     

重复载荷下软土承压模型的计算方法研究

对重复法向载荷下的软土承压模型进行数学建模及程序实现，求解重复加载下软土的压力沉陷关系。以沉陷量、接触面积及加载次数为自变量，土壤变形力为因变量，推导任意位置土壤变形力的微积分方程。沿沉陷方向将土壤分段离散，施加对应分段的分段承载系数，并在卸载-加载期间，给出对应的稳定点计算公式和土壤反弹线刚度，编制松软土壤的载荷沉陷程序。将土壤刚度值代入微积分方程，利用C/C++语言对Adams进行二次开发，获得载荷沉陷曲线。在软土地形上，利用直径为6,8,10 cm的3种平板，实施压板贯入试验获得对应的压力-沉陷曲线，模型的仿真与试验结果误差不超过10%。     

月壤静力学特性的离散元模拟

以典型月壤的物理力学性质为参照标准,采用颗粒流程序PFC3D对月壤静力学特性进行了离散元模拟研究。通过离散元模拟三轴试验反复调整颗粒细观参数,建立了月壤离散元接触力学模型;描述了月面探测车辆行驶下的月壤承压特性模型与剪切特性模型;从月面探测车辆的行驶观点出发,模拟压板试验,得出了载荷-沉降关系;通过模拟履带板试验得出了剪切应力-位移关系。最后,计算出了月壤的变形模量K为1635 kN/mn+2、变形指数n为1.22,剪切变形模量k为1.35 cm。结果表明,模拟试验值与模型预测趋势一致。     

基于车辙图像的CE-4月球车挂钩牵引力判别

为评估玉兔2号月球车月面行驶状态,提出了一种基于滑转率信息的月球车挂钩牵引力评价方法。该方法以玉兔2号月球车车轮与其地面原型车为试验对象,通过整车试验和土槽试验模拟玉兔2号月球行驶状态,以车辙信息、滑转率、轮上载荷作为输入参数,建立了沉陷量-滑转率、车辙间距-滑转率标定模型,并基于Matlab图像处理对滑转率进行识别。结果表明,玉兔2号月球车在月面特定区域D′、A、B′点行驶时的滑转率分别为10.45%、12.96%、19.70%,挂钩牵引力分别为177.03、181.62、194.47 N。地面试验和反演计算结果表明,玉兔2月球车在以上区域行驶状态良好。     

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。     

汽车主销后倾测量模型误差分析及标定方法

针对四轮定位仪采用线性模型测量主销后倾的误差问题,建立了精确的测量模型。根据该模型得出影响主销后倾测量精度的因素为主销内倾、车轮外倾及转角盘转角。分析了由主销内倾产生的测量误差,得出当主销内倾大于10°时线性模型不能进行准确测量的结论。为解决无法检定校准四轮定位仪测量主销倾角结果的现状,提出了在汽车纵横两平面内主销倾角独立生成的检定原则,研发了四轮定位仪检定装置。试验表明:受检四轮定位仪当主销两倾角均大于15°时,其测量误差大于10′,存在零点和线性度系统误差,且系统误差随主销倾角的增大而增大,从而解决了测量主销倾角量值检定的问题。     

刚性驱动轮在沙土上滑转下陷量的计算方法

本文从车轮与土壤相互作用关系入手,在对现有的实验和理论研究结果进行分析的基础上,应用土壤力学和塑性理论的基本原理,提出用接触面上的剪切应力分布特性来判断轮下土壤纵向流动破坏区域的大小,建立了在不同滑转率时刚性驱动轮下土壤纵向流动破坏区域的包络线方程及滑转下陷量的计算方法。     

月球探测车车轮数目的选取

为合理确定月球探测车车轮数目,借助地面力学的相关知识,考虑到车轮行驶时的沙土回弹沉陷量,建立了车轮前进与转弯时的轮地接触模型,进而推导了单个车轮的前进总阻力矩、转弯总阻力矩以及驱动力矩计算表达式。在一定范围轮宽与轮径条件下,得到了单轮驱动力矩、前进阻力矩和转向阻力矩与沉陷量之间的关系曲线。通过分析找到使车轮驱动效率较大的沉陷量区间。以此为基础,给出了合理选择车轮数目的操作流程图,并比较了不同轮数探测车的优缺点,可为全面合理确定车轮数提供参考。     

城市道路窨井沉陷原因分析与治理

本文针对城市道路窨井沉陷原因进行分忻，并提出来相应的治理办法、从材质和安装两方面着手，解决城市道路窨井沉陷问题，并详细叙述了城市道路窨井治理的优点．为我市大规模城市建没、解决窨井沉陷问题提供了技术依据：     

Dynamic Motion Resistance for Tracked Vehicle

Based on previous achievements,a dynamic pressure-sinkage equation for saturated clay is established.First,aquasi-static penetration rate is selected,and the ratio of the dynamic penetration rate to the quasi-static rate is used to characterize the degree of dynamic effect,then theβth power of the ratio is used to quantify the dynamic effect of sinkage.The dynamic effect exponentβis obtained using penetration tests with different penetration rates.Then,a dynamic motion resistance equation for a tracked vehicle is established based on the dynamic pressure-sinkage equation.The equation incorporates both penetration and bulldozing resistance.Finally,a series of simulation experiments with varying travel speeds and slip rates is carried out.The results show that an increase in the speed leads to stronger terrain stiffness,resulting in a decrease in sinkage and motion resistance.However,the enhancement effect becomes weaker with an increase in the travel speed.     

高速列车车轮多边形化对车辆动力学性能的影响

采用车轮圆周轮廓法建立比传统等效轨道激扰法更准确的车轮多边形化模型,假设车轮型面不发生变化,车轮半径沿圆周方向发生改变.只考虑车轮周期性多边形不圆顺,且同一轮对上的2个多边形车轮不存在幅值和相位的差异,建立车辆-轨道耦合系统动力学模型,计算高速运营状态下周期性多边形的车轮振动响应、轮轨垂向力等动力学指标.结果表明:车轮多边形化会使车体振动响应增大,影响乘坐舒适性;车轮多边形化还会引起较大的轮轨垂向力,甚至当不圆顺幅值为0.5mm时,会出现轮轨相互瞬时脱离的现象,且同等条件下幅值对车辆系统动力学性能的影响比谐波阶数更为显著;针对高速列车车轮多边形化的动态特征,提出轮轨垂向力来划定其安全区域.在京津实测线路上,得到不同车速下,1、2、3和4阶车轮多边形化的幅值限制值分别为1.0、0.4、0.4和0.3mm.     

滚压和砂轮成形磨齿法对双圆弧齿形的影响

研究了用钢轮滚压修整砂轮的成形磨齿法对加工硬齿面双圆弧齿轮齿形的影响 .形成磨钢精度靠砂轮的修整精度保证 ,解决了加工双圆弧齿轮经过渡曲面部分切除量不足 ,简化了砂轮截面廓形计算和截面修形的问题     

斗轮取料机回转轮压测试与有限元分析

采用液压千斤顶顶起取料机单个回转轮组的方法,测试取料机不取料工况下的的油压,通过油压值计算得到该状态下的轮压,并对取料机的回转轮压进行ANSYS分析。比较分析顶起状态下测试的回转轮压和ANSYS分析的回转轮压结果,验证ANSYS分析回转轮压的可行性。进而利用ANSYS分析得取料机在各种工况下的回转轮压。结果表明取料机的质心位置与设计值相符,取料机在各种工况下稳定,回转轮组安全。     

轿车轮毂造型及结构有限元的分析

轮毂是汽车承载的重要部件,其内在质量关系到汽车行驶过程中的平稳性、安全性和舒适性.随着人们对行车安全、节能和环保等方面要求的不断提高,以及制造工艺技术的日益进步,在保证轮毂实用性能的前提下,轮毂的造型结构与材质都发生了较大变化.更重要的是轮毂的造型还能影响人们对车辆外观的评价以及购买欲望.首先阐述了汽车轮毂的发展史,再从大众品牌旗下产品高尔夫轿车轮毂的造型形态入手,针对轮辐的变化,分别以时间和排量为方向进行了对比分析,探讨了大众高尔夫轿车轮毂的造型,并用Ansys对部分轮毂进行结构分析.最后,根据现有大众高尔夫"战斧"轮毂的造型进行其延续型的设计.     

一种新型轮式全方位移动机构

在许多特殊场合中,需要机构具有全方位移动能力,于是各种全方位移动机构相继出现。其中的轮式全方位移动机构应用的较多,但总的来说均存在结构复杂、承载能力差、效率不高等缺点。为此,介绍一种新型轮式全方位移动机构,对这几方面进行了改进。初步实践证明是可行的, 其中的全方位轮已向国家专利局提出专利申请。     

变螺距螺纹曲面的精密测量

诱导轮是由变螺距螺纹曲面组成的另件，用于航天火箭装置，它的几何形体复杂，一般机械方法难以加工。为提高诱导轮加工精度，必需解决变螺距误差的精密测量问题。本文作者探索在万能工具显微镜上用间接测量方法测量变螺距误差并进行精度估算。测量误差小于±５μｍ。为线切割加工诱导轮提供了可靠的数据。