遥控抢险工程车的研制

以某小型多功能履带式液压挖掘机为基础,设计开发了一种遥控抢险工程车,完成了工程车的研制.介绍了抢险工程车各部分的组成、结构以及工作原理,主要分为遥控系统、液压系统、行走机构和工作装置4个部分.对遥控抢险工程车行走机构和工作装置进行了改进设计,通过遥控发射系统可以远程无线控制抢险工程车工作,避免现场操作的危险.远程控制的电液比例先导控制系统具有响应快、布线灵活,可以实现集成控制并可以与计算机接口等优点,实现了工程车行走、转向、翻越障碍物和转台的旋转,工程车机械手的升降、伸缩、旋转和机械手开闭等各种动作的遥控操纵.在多种工作条件下进行了遥控抢险工程车样机性能测试试验,试验表明遥控抢险工程车的各种动作及工作性能符合设计要求,结果表明开发的工程车各性能指标达到了预期要求.     

基于行驶仿真试验的履带车辆传动系统仿真研究

履带车辆传动系统在设计时大多采用静强度设计理论,无法准确反映其在不同任务剖面下的动态特性,且由于传统测试手段及试验方法的限制,导致获得传动系统各零部件所承受的动载荷具有很大困难,使履带车辆传动系统的实际使用寿命与设计寿命有很失差距,严重影响了履带车辆使用时的可靠性.建立了基于ATV的行驶仿真试验平台,并基于行驶仿真试验建立了履带车辆传动系统仿真分析流程图,建立了履带车辆传动系统虚拟样机并对其进行模型验证,以保证仿真结果的准确性.在行驶仿真试验基础上对履带车辆传动系统虚拟样机进行动力学仿真分析,获得了某任务剖面下履带车辆传动系统输出端所承受动载荷,并以履带车辆传动系统行星架为例对其进行动力学、有限元及寿命预测分析,为下一步对传动系统零部件进行疲劳寿命预测及动态优化设计提供重要依据.     

抢险机器人手臂双耦合仿真分析及试验研究

针对抢险机器人手臂仿真研究的不足,在ADAMS中建立基于刚柔耦合和机液耦合的双耦合虚拟样机模型.对两个典型的作业过程进行仿真和试验研究,得到液压缸的作用力曲线、节点应力曲线和节点应力测试曲线.分析结果表明,仿真结果与实际工作情况基本一致.     

一种推土工作装置的结构整体优化方法

虚拟样机技术在工程设计中的应用日趋普及,基于虚拟样机平台的辅助优化功能可以极大地帮助设计者获得满意的设计方案.面对实际问题的多样性和复杂性,试验设计方法及其相关技术凭借其良好的通用性被引入这个新的领域.阐述了基于虚拟样机平台应用试验设计法进行整体优化的原理和建模策略,以-个推土工作装置的多工况优化问题为例,说明了如何在ADAMS系统中建立适合试验设计的参数化模型,利用ADAMS/Insight模块分组进行试验设计仿真,融合部分模型为整体模型,并在此基础上实现机构的整体优化.将优化结果与采用常规数学建模和两种常用数值算法优化的结果作了比较.结果表明在解决复杂优化问题时,该方法相对于传统的数值优化方法,对问题的复杂程度和模型的数学形态不敏感,其优化结果可以更准确地收敛,在求解效率上也具有一定的优势.     

高速工程车匹配性能分析研究(2)

4实例计算和匹配评价 本文以某一高速工程车为例,利用Matlab仿真进行实际匹配计算分析,在匹配过程中分两部分进行: (1)以工程车起步、作业和通过松软地面、坎坷不平地面在低速行驶克服重负荷为计算工况. (2)在较好的路面行驶,为了充分发挥发动机等传动系的效率,液力变矩器处于闭锁状态. 其有关参数和计算结果如下.     

虚拟样机技术在轮式装载机设计中的应用研究

虚拟样机技术因在缩短产品研发周期、降低成本以及提高企业效率等方面起到显著推动作用而得到快速发展.介绍了虚拟样机技术的概念及其优点和应用意义,结合工程实例,在ADAMS软件平台上,研究了虚拟样机技术及其动态仿真系统在轮式装载机工作装置优化设计中的应用,指出机械设计中应用ADAMS进行仿真的有效性与优越性.     

装载机液压系统计算机仿真

装载机液压系统计算机仿真是计算机辅助设计中重要内容之一。本文以装载机工作液压系统为例,通过对CAT950B样机试验数据的分析,论述了液压系统建模方法及计算机仿真过程。研究结果表明:采用本文方法仿真结果与实测结果比较吻合。     

基于CRUISE的混凝土搅拌车底盘动力性与燃油经济性仿真分析

针对某混凝土搅拌车底盘动力传动系统,运用Cruise软件建立了动力性和燃油经济性仿真模型,然后把仿真结果与物理样机的相应试验值进行了对比,计算值与试验值的偏差在5%以内。因此该仿真模型计算精度满足工程设计要求,为动力传动系统匹配优化提供了重要基础。     

拉臂车工作系统液压—机械联合仿真研究

利用三维实体建模软件Pro/E与机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了拉臂车工作系统机械子系统、液压子系统模型,在ADAMS环境中利用参数关联技术,将两个子系统模型集成,建立拉臂车工作系统液压与机械一体化的虚拟样机模型,对工作系统作业过程进行仿真分析.研究结果为预见设计方案的可行性及物理样机的试制提供参考,可提高产品开发速度和精度,降低开发成本.     

单钢轮振动压路机散热性能分析及改进

针对某单钢轮振动压路机在额定工况下发动机冷却系统散热性能不足的问题,采用CFD流场仿真的方法分析样机动力舱流场特性,应用一维热管理仿真方法计算样机各散热模块出口温度值,并进行试验结果对比,验证了该计算方法的可靠性。在此基础上,对空调冷凝器位置和发动机舱开口面积进行优化。计算结果表明,改进后的发动机舱水散热器出口温度降低了5℃,油散热器出口温度降低了10℃,有效改善了样机冷却系统散热性能。     

混凝土搅拌运输车减速器的设计与分析

完成了混凝土搅拌运输车减速器三级减速系统的设计方案,确定了减速器的结构图和各级齿轮参数,建立了相应的虚拟样机模型.利用软件MSC.ADAMS和ALGOR对虚拟样机进行运动与动力仿真分析,首先简化减速机模型,然后划分网格,完成材料和边界条件等参数的设置,最后得到模拟输出转速、第二级行星齿轮的受力状况、减速器机体的前4阶模态分析和第二级行星架受载后的应变结果,并对给定条件下的测量结果进行参数优化,从而缩短了产品开发周期,提高了工作效率,降低了成本.仿真结果与装车实测值比较吻合,证明混凝土搅拌运输车减速器的设计和运动与动力学仿真分析是可靠的.该减速器完全可以用于装备混凝土搅拌运输车.     

复合动力技术及其在挖掘机上应用的理论仿真分析

介绍了复合动力系统的概念、功能、结构和特点,分析了将复合动力应用于挖掘机类产品的必要性和开发的着眼点.在一个自行开发的3.5t挖掘机器人虚拟样机上进行仿真试验,研究在挖掘机上进行能量回收的潜力以及将复合动力应用于挖掘机的可行性和经济性.通过仿真试验分析,得知若把所有回收能量充分利用起来,可以节省大约40%的能量消耗.介绍了日本神钢公司应用复合动力技术的挖掘机样机,实例证明:能量回收利用可明显降低油耗.     

大型正铲液压挖掘机工作装置虚拟样机研究

用PRO/E软件建立了正铲液压挖掘机虚拟样机模型,用ADAMS软件对其工作装置进行了运动学和动力学仿真分析,有效地避免了物理样机开发模式存在的缺陷,缩短了产品的开发周期,提高了产品的设计质量.最后对制造的物理样机进行了测试,并对比分析了试验测试数据,为正铲液压挖掘机物理样机的制造和新机型设计方案的评估提供了有效参考数据.     

利用NASTRAN和ADAMS组合对装载机进行整车动强度分析

装载机经常会在施工条件恶劣的工地工作,高低不平的路面给机器带来很大的冲击,局部地方因为冲击可能产生变形和损坏.按照传统的方法,在产品试制时,模拟装载机不同的作业工况,通过试验验证产品的强度及可靠性,验证产品的结构是否能满足使用要求,这种物理样机试验当然是最有效的验证方法,但是有时需要几轮样机试验,费用高,周期长.利用CAE分析手段,在产品的设计阶段,利用有限元NASTRAN和MSC Adams/View多体动力学软件建立装载机的多体动力学模型,通过在动力学分析模型上加入各种曲线函数来模拟路面对轮胎的激励,进行动力计算分析,很容易获得装载机在通过不平路面时各部件应力随时间的变化值,并将其计算结果与物理样机的测试结果进行对比,两者的结果比较一致.此方法在产品的设计开发阶段,能有效地减少物理样机的试验次数,同时为物理样机试验提供指导.     

高速工程车匹配性能分析研究(1)

根据高速工程车的高速和作业的工况要求,分析了高速工程车应该具有的行驶性能和作业性能,从电控柴油发动机、液力自动变速器等主要部件的基本性能人手,分析了液力变矩器的原始特性、柴油发动机与液力变矩器共同工作输入特性以及柴油发动机与液力变矩器共同工作输出特性对车辆牵引特性的影响.对如何能够充分发挥柴油机的最大有效功率,使液力变矩器的高效范围处于发动机的最大功率点附近,以及如何充分发挥柴油机的有效功率使车辆获得最大平均速度,如何使车辆具有良好的经济性等进行了论述.以某一高速工程车为例,针对车辆起步、作业和通过松软地面、坎坷不平地面以及在较好的路面上行驶等不同工况,利用Matlab仿真对发动机与液力变矩器进行匹配计算,结果表明该工程车既可满足在松软地面和坎坷不平地面的挖土、铲运、推土和运输工况的要求,又可满足在良好路面的高速行驶要求.该分析可为研究同类型工程作业车辆合理利用动力提供参考.     

四合一铲斗推土施工工艺关键影响因素研究

四合一铲斗推土作业性能受铲斗结构参数及作业参数等因素的影响。采用仿真与试验相结合的方法对铲斗推土施工工艺进行研究,通过多体动力学与离散元联合仿真技术对推土厚度、推土角度及推土速度等作业因素进行单因素仿真分析,获得液压缸力及推土效率随作业因素的变化规律,并通过样机现场推土试验进行验证,然后基于响应曲面法,获得关键因素的最佳参数组合,为四合一铲斗推土作业提供指导。     

多功能清雪车中雪铲作业阻力分析

针对多功能清雪车分析了圆弧犁式中雪铲的清雪作业阻力、牵引平衡以及功率平衡,建立了相应的数学模型.利用模型对中雪铲作业特性进行了分析和计算.分析和计算结果表明,中雪铲各项功能满足设计指标要求.利用样机上的中雪铲进行了单独作业试验,路面积雪平均厚度150 mm,作业速度13 km/h,积雪清除宽度2.5 m.样机作业试验表明,中雪铲的各种设计参数确定合理,整机质量、牵引力、中雪铲作业阻力、作业速度匹配良好,样机作业试验结果与理论计算结果基本相符.     

装载机铰接架的动力学与有限元分析改进

针对某小型装载机样机在试验过程中出现的前车架铰接板翘曲现象,通过有限元分析软件和动力学仿真软件配合使用,建立了装载机刚柔结合的机构仿真模型,再现了样机在作业时铰接板的变形方式,并通过有限元软件进行验证;根据分析结果找到了导致前车架铰接板翘曲的原因,并提出了最终的改进方案。     

齿轮齿条式电涡流阻尼器的力学性能研究

为开发性能良好的新型耗能装置，采用齿条齿轮和电涡流阻尼技术，提出一种新型的齿轮齿条式电涡流阻尼器(eddy current damping-rack and gear damper，简称ECD-RGD)，并对其力学性能进行有限元仿真和试验研究。首先，介绍ECD-RGD的构造和运动分解，并设计制作ECD-RGD样机；然后，考虑两个加载角度研究ECD-RGD的表观质量和阻尼性能；最后，对ECD-RGD的滞回性能进行试验研究。结果表明：ECD-RGD是一种实现表观质量惯性力和电涡流阻尼力并联的新型阻尼器，可将结构振动的随机方向分解为确定的相互垂直的两方向加以控制；表观质量的理论结果与试验结果、电涡流阻尼力的仿真结果与试验结果总体吻合均较好；样机试验性能稳定，齿轮齿条式电涡流阻尼器具有可应用性。     

基于JACK的主战消防车人机工程仿真研究

为提高消防车设计的人性化水平,提升消防作战效率,以人机工程软件JACK为工具,建立了符合我国消防队员身体数据的人体模型和主战消防车的虚拟样机,对器材取放、消防及电气系统操作、应急操作及检修进行了人机工程仿真分析,并以分析结果指导样机设计和生产。模拟仿真结果与实车操作验证基本吻合,说明JACK人机工程模拟结果可信,可有效指导消防车的人性化设计。