履带推土机行走系统推土转向工况仿真

采用多体动力学仿真软件Recur Dyn对履带推土机行走系统推土转向作业工况进行运动学与动力学仿真研究.建立了与实际工况相同的仿真模型,对驱动轮力矩、张紧弹簧和托链轮所受载荷进行分析,得出各自所受载荷规律.所采用的虚拟样机技术,可作为履带式工程机械仿真研究的方法,仿真结果可作为履带推土机设计与优化的参考依据.     

基于正交实验的履带机器人张紧力优化

在被动自适应履带机器人中,履带的张紧力是履带机器人稳定运行的重要参数之一。针对履带设计过程中多个设计参数对履带张紧力的影响,建立了履带负重轮、主动轮和诱导轮处张紧力数学模型,得到了多参数与张紧力之间的理论计算公式;通过在Recurdyn中建立履带模型得到的张紧力与理论公式相对比,验证了公式的可行性;采用正交实验法研究了公式中多参数对张紧力影响的显著性,得到了优化履带张紧力相对较优的结构参数。     

履带机械地面力学建模及牵引性能仿真与试验

针对现有履带机构仿真模块难以适用于无支重轮式矿用履带车辆的局限性,通过分析履带-地面交互力学机理,以每块履带板与地面的力学作用为基元,根据Bekker理论建立了履带沉陷、地面垂直力、牵引力、侧向力、行驶阻力的数学模型,并基于此模型和FORTRAN语言开发了履带一地面交互力学用户子程序.将该模型结合多体动力学仿真软件ADAMS的二次开发技术,建立了某型矿用履带车辆虚拟样机模型,并进行了牵引性能动力学仿真分析.研究表明,该仿真模型能够对行驶阻力和挂钩牵引力进行分析预测,误差小于15%,在允许范围之内,可以作为履带机构牵引设计的工具,且具有更好的普适性.     

挖掘机在复杂路面条件下行走稳定性仿真

研究履带式挖掘机行驶过程中的跑偏及履带系统的受力情况.应用PROE建立挖掘机的主体模型,将其导入到多体动力学软件RecurDyn中,利用RecurDyn建立挖掘机行走履带系统的虚拟样机模型,应Ground模块建立路面横、纵向倾斜模型,仿真研究了挖掘机在复杂路面条件下行驶时履带部张紧油缸的受力、驱动轮的受力与矩特性,以及挖掘机重心的位移、加速度变化情况.仿真结果表明:挖掘机在上、下坡过程中履带各关键部件受力存在一定的冲击,行走时存在着的跑偏现象,路面纵向坡度对跑偏影响较大,横向坡度次之.通过对仿真结果的分析得出加大张紧油缸的预张力能够减小上、下坡过程中跑偏及振动状况.     

掘进机坡角工况下转向动力学特性仿真

为分析掘进机坡角工况下转向动力学性能,以Bekker沉陷模型为理论基础,运用虚拟仿真方法研究了重型掘进机转向过程中履带系统的动态特性.应用Bekker模型建立了掘进机履带与沙石路面间的非线性接触模型,采用Recurdyn建立掘进机及其履带系统的虚拟模型,模拟了掘进机在0°、8°、18°坡角路面上的转向过程,分析了掘进机履带系统转向时的动力学特性.分析结果表明:受掘进机重心位置、路面坡角的影响,掘进机转向过程中运动轨迹出现了跑偏现象;0°坡角时,两侧履带的张紧力在90 000 N上下变动,随着路面坡角的增大,履带两侧驱动扭矩和张紧力均会增加,并且外侧履带的驱动扭矩和张紧力要大于内侧履带,其中履带在18°坡角转向时,其张紧力比0°坡角增大了近38%;随着坡角的增加,整机的重心位移变化量随之增大,稳定性降低.     

履带车辆行驶速度对负重轮动位移的影响

针对地面-履带-负重轮耦合系统激励特性的复杂问题,在不考虑履带影响的基础上,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,利用动力学方程实现了负重轮动位移的理论计算.建立了履带车辆的多体动力学仿真模型,对多种工况下的负重轮动位移进行模拟,并与理论计算结果作对比,分析负重轮动位移随车辆行驶速度的变化规律.研究成果为履带车辆的设计开发提供了理论参考依据,为整车道路模拟系统直接对负重轮进行位移激励加载控制提供了技术支持.     

三角形履带车轮结构瞬态冲击分析

提出了三角形履带轮系机构的动力学仿真方法,利用该方法建立了履带车辆1/2整车动力学模型并进行了瞬态冲击工况仿真.将仿真结果输入有限元模型,完成了对履带车轮主要结构的有限元计算.对计算结果进行了分析和改进.试制的三角履带轮系安装在样本上,试验结果表明,相同工况下,试验结果与仿真结果十分接近.     

履带自张紧式主臂可变构型机器人机构原理与越障分析

研究一种主臂可变构型履带自张紧式救援机器人,针对履带张紧问题,应用椭圆形成原理,能够从理论上保证机器人构型变化时履带的形变量为0 mm,从而可以获得更好的履带张紧效果;通过引入摆臂三角轮机构丰富了构型变化,提高机器人的越障性能.对机器人攀爬台阶、斜坡及爬越沟道的运动机理进行分析,建立运动学模型.研究结果表明:机器人的实际越障性能与理论计算结果相符,具备良好的越障能力.     

视景仿真中履带车辆模拟

驾驶模拟训练系统采用经典的Bekker车辆地面力学理论和Wong J Y提出的履带动力学模型,推导了视景仿真中土壤的接地压力与沉陷深度关系、剪切应力与剪切位移关系、行驶阻力等,建立了视景仿真中的履带与地形的动态交互模型。采用ROAM算法和多点匹配法,实现了地形三角形网格分辨率的动态改变。在优秀的多体动力学实时仿真软件Vortex中实现了高速履带和低速履带与地形的动态交互效果,满足了实时仿真的要求,真实感强,具有极佳的交互性。     

基于系统响应的履带车辆路面识别方法

为提高履带车辆对不同路面适应能力,基于多体动力学仿真平台建立履带车辆及多种路面动力学仿真模型.通过履带车与路面模型的行驶仿真,采集车体质心动力学响应时域信号,并应用小波变换分解该信号.采用距离评估技术提取上述分解信号的敏感特征向量,利用BP神经网络基于上述敏感特征向量提出路面识别方法.搭建小型履带模型车测试系统,使模型车行驶于实际路面并进行现场测试,采集测试过程中履带模型车车体质心、负重轮及履带板动力学响应时域信号,对提出的路面识别方法进行验证.结果表明,该路面识别方法识别精度达到99%,该方法对路面类型具有高度识别能力.     

考虑履带张力的履带车辆牵引力-滑转率分析与试验验证

为了研究履带车辆在砂土路面的通过性能,在接地压力试验的基础上,建立了考虑履带张力的接地压力分布模型。根据该接地压力分布模型以及履带与地面之间的相互作用规律,分析计算了考虑履带张力时履带车辆牵引力-滑转率的关系。最后,进行了履带车辆砂土路牵引力试验。结果表明:考虑履带张力的牵引力-滑转率计算结果与试验结果更加一致,为研究履带车辆在砂土路面的通过特性奠定了一定的基础。     

履带对地面的包络特性研究

借助于有限元技术和Matlab软件,利用路面功率谱密度函数构造不同空间频率下的正弦路面,建立了履带、负重轮的有限元模型,研究了履带在重力作用下的变形,得到履带对起伏土路、砂石路、戈壁路、铺面路的包络系数、包络效果及功率谱变化情况. 通过研究履带曲线与正弦地面之间的对应关系,得到4种典型路面下履带对地面的滤波函数. 实现了对4种典型路面的滤波分析,可以直接应用到对道路谱进行修改,为整车道路模拟系统直接对负重轮进行道路激励加载提供理论依据.      

直线电机轨道交通系统路基上板式轨道的动力学特性

针对广州直线电机轨道交通系统的特点,建立了路基上直线电机轨道交通系统板式轨道空间耦合动力学模型及动力学微分方程.通过仿真试验,从动力学的角度研究了直线电机与感应板之间的气隙控制技术以及路基上板式轨道的动力特性,为板式轨道的设计、竖错不平顺控制提供理论基础和参考建议.     

基于轨检车历史数据的轨道不平顺预测研究

由轨检车检查得到的大量轨道几何尺寸的历史数据,可以挖掘出轨道不平顺发展背后的潜在规律。从已有的历史数据的角度出发,以数据驱动的方式为出发点,得出轨道不平顺的发展趋势,可以做到对轨道质量指数的合理预测;若单纯从某一理论方法出发进行研究,实际观测数据不一定都能符合其结果。基于已有的历史数据出发,寻找最为匹配的规律,为轨道恶化趋势的预测提供新思路。研究结论如下:(1)提供了对轨道质量预测的新思路,预测结果的置信度可达到约92%;(2)基于已有的原始数据,匹配得出的分布函数中的系数根据实际情况的变化而变化,可包容被测轨道的不同个性;(3)轨道质量指数的增长与时间的关系是一种理论上循环的非线性关系。     

计算机编制铁路轨道养护维修计划的方法

针对我国铁路工务管理的现状及存在的问题,综合分析了国内外铁路工务管理系统在计算机辅助编制线路养护维修计划领域的研究情况,提出了基于维修规则的铁路轨道养护维修计划的计算机编制方法.结合建立的数学模型,详细分析其计算方法及注意事项,并用软件实现了该算法,以现场数据对该算法进行了验证.结果表明,该方法可用于指导生产单位编制养护维修计划.     

轨道几何状态均匀性指数及其应用

为更好地评价轨道几何状态的均匀性,提出了反映单元区段内轨道几何不平顺标准偏差变化趋势的新的评价指标--轨道几何状态均匀性指数(track geometry equality index,TGEI).以津浦线轨道几何不平顺数据为例,利用轨道几何状态均匀性指数与其他轨道几何状态评价方法或指标对轨道几何状态的均匀性及维修前后轨道几何状态数据变化的敏感程度两个方面做了对比分析,验证了新方法的有效性,并以此为基础分析了新方法的特点及其适用范围.     

高速轨道的动力分析与结构模式

根据高速列车的荷载特点，着重分析研究了高速轨道的动力响应及轮轨间的相互作用。建立了计算模型，进行了大量计算，并根据计算结果分析了轨道部件及轨道几何不平顺对轨道动力响应的影响，进而对高速轨道结构模式与几何标准提出了建议     

轨道不平顺模拟器位姿反解解算及坡道模拟

为了实现轨道不平顺室内模拟,对轨道不平顺模拟器的双六自由度模拟平台位姿反解进行研究. 结合双六自由度模拟平台几何参数,在14个作动器空间向量表述基础上,利用齐次坐标矩阵建立了轨道不平顺模拟器双六自由度模拟平台位姿反解数学模型. 建立了坡道模拟对应的双六自由度模拟平台位姿协调关系模型,借助于Matlab/Simulink仿真模型进行了位姿反解解算,通过仿真模型解算结果与几何理论计算结果分析对比,表明了两种计算方法结果具有很好的一致性,验证了所建反解数学模型、位姿协调关系模型及仿真模型的准确性.      

悬空轨枕对轨道结构动力响应的影响

首先建立了带有悬空轨枕的铁路轨道数学模型,在此基础上推导了车—轨系统运动方程,其中考虑了轮轨非线性接触力引起的非线性问题,然后利用逐步积分法解方程重点分析了悬空轨枕对轨道各个组成部分动力响应的影响,结果表明如果在悬空部分存在轨道不平顺,会引起很大的轨枕加速度和轮轨接触力     

用气垫导轨测量惯性质量

在气垫导轨上测出弹簧振子的惯性质量,利用最小二乘法原理求出回归方程,再计算出空称有效质量的理论值并进行比较.