履带行动系统动力学建模方法及性能仿真

提出了履带行动系统的动力学建模方法,分析了履带板与机构内各部件之间的接触碰撞力模型;对于履带板与软质地面之间的作用力模型,开发了履带板地面作用力子程序,分析得到以三维矢量力表达的履带地面作用力,实现了在软质地面下的履带行动系统的性能仿真.该工作提高了履带行动系统样机设计及性能分析的准确性和效率.     

履带轮式装载机转向性能仿真与实验研究

介绍了履带轮结构的基本组成以及其转向、行驶原理;建立了履带轮式装载机的虚拟样机模型,对履带轮式装载机的转向性能进行了仿真研究,证明了装载机更换履带轮后基本不影响原车的转向性能;最后进行了实验,验证了仿真结果以及虚拟样机模型的正确性。履带轮转换技术的应用既能较好的保持原车的机动性,又能提高车辆在一些特殊环境下的通过性能,具有较大的推广应用价值。     

陆用地震勘探系统中橡胶履带装置的研究

陆用大型拖曳式地震勘探系统中存在履带行走机构拖曳阻力大、拖曳时履带不转动的问题,研究利用地面力学的原理,提出了一种具有侧向限流块和带凹槽倾斜面履刺的新型履带,并建立了该新型履带与地面相互作用的有限元仿真模型,通过有限元仿真分析,验证了该新型履带具有侧向限流和提高土体抗剪强度的作用,可以有效地减少履带的下陷,从而降低拖曳阻力并解决橡胶履带不转动的问题。     

履带车辆系统刚柔耦合动力学建模及分析

为准确预测履带车辆动态行驶特性,充分考虑了履带非线性因素和地面变形对行驶性能的影响,在贝克理论的基础上建立了履带车辆系统刚柔耦合动力学模型,并在两种路况下进行了算例仿真。结果认为:当履带车辆通过平坦路面时,车辆前进速度和驱动轮角位移迅速从初始值上升到最大值,当驱动轮扭矩保持在6000时,车辆前进速度从指数级上升转为指数级衰减,并且车辆打滑率随着驱动轮扭矩的增大而增加;当通过正弦路面时,车辆动力学特性呈现上下振荡的稳定状态。研究结果为履带车辆行驶特性的准确预测提供了一种新的方法参考。     

基于RecurDyn的履带车辆高速转向动力学仿真研究

采用多体动力学仿真软件RecurDyn的履带车辆子系统Track(HM),建立某型履带车辆多体动力学模型,对履带车辆在硬、软两种地面的高速转向过程进行动力学仿真和对比分析,着重讨论履带车辆在软地面高速转向的动力学特性,为履带车辆转向性能的研究与高速转向的正确操作提供指导。     

一种轻型履带式移动平台运动性能仿真分析

由于传统履带式移动平台在转向行驶中地面对履带板的磨损严重、转向可控性差、转向效率低等缺点,在传统履带的基础上,设想出一种轻型履带式平台,在履带板上增加可以自由滚动的小辊轮,可以将履带与地面产生的滑动摩擦力一部分转变为小辊轮滚动摩擦力,以此减少履带板的摩擦损耗。将辊轮锁死可以等效为传统履带,与辊轮自由转动情况下二者进行对比分析。利用Solidworks软件建立平台样机三维模型,对上述两种情况进行仿真实验并对比研究。仿真结果表明,同等情况下该轻型履带式移动平台与传统履带式移动平台相比,直线行驶时动力学性能基本相同,转向行驶时效率提升了66.67%。因此该轻型履带式移动平台拥有与传统平台同等的直行行驶能力,同时改善了传统平台的转向性能。     

软土路面上履带车辆特征参数与牵引力的分析

针对特殊土壤条件,建立了履带车辆与地面的接触模型,引入了一种分析履带车辆性能与土壤参数以及车辆设计参数关系的半经验方法,并进行了计算验证.     

履带-轮-地面相互接触非线性有限元建模

为有效预测车辆履带系统动力学响应,应用非线性有限元描述了履带、地面及负重轮之间的接触,并建立了数学模型。在增量方程的基础上采用有限单元法解决了接触边界值问题,在半圆形和等腰梯形两种路面,干沙、粘土和沙壤土3种土壤及不同负重轮位置和履带刚度条件下进行了算例分析。结果表明:车辆在等腰梯形和半圆形路面行驶时,两个边角接地压力最大;路面越软,履带接地压力越小,且越均匀;负重轮间距和沉陷量越小,履带最大接地压力越大;履带张力和负重轮上反作用力随着履带刚度的增加而增大。建立的数学模型能够合理预测履带张力变化、几何大变形和履带接地压力。     

连续采煤机履带销磨损的数值预测研究

建立了连续采煤机履带行走系统的履带销磨损的数值计算框架。首先根据地面力学理论,并应用ADAMS及其二次开发技术建立了连续采煤机专用的履带系统动力学仿真模型,然后以Archard模型为基础结合ANSYS软件开发磨损计算的通用程序,最后利用磨损过程离散和协同仿真技术实现了连续采煤机履带销-销耳的动态磨损预测。提出的方法为连续采煤机行走系统摩擦学动力学耦合设计提供了完整的思路。     

基于模糊PID的动态履带张紧力控制系统研究

履带张紧力是影响履带可靠性的主要因素,保持履带张紧力的稳定性有利于提高履带服役寿命,使整车在越野工况中发挥出优越的性能。在对托带轮、负重轮、诱导轮以及履带张紧器的几何关系及受力分析的基础上,建立了履带张紧力的理论估算模型,通过与多体动力学仿真结果进行比较,验证了履带张紧力理论估算模型的正确性。在此基础上,基于模糊比例-积分-微分（proportional-integral-derivative,简称PID）控制理论设计了一种履带张紧力控制系统,可通过转动诱导轮曲臂来调整履带的松紧度。仿真结果表明：该控制系统能够快速、准确地达到期望履带张紧力,可有效地抑制车体振动的情况及托带轮所受履带的冲击载荷,增加了履带车辆行驶的可靠性。与传统的诱导轮固定方式相比,该控制系统可有效降低接地段履带的动态张力,且没有加剧履带脱轮的风险。     

智能扫地机器人双环积分滑模控制方法研究

针对Mecanum轮型扫地机器人在车轮打滑和重心偏移等不确定非线性因素影响下的轨迹跟踪精度问题,提出了一种基于修正动力学模型的轨迹跟踪控制方法。首先,对机器人进行了运动学与动力学分析。然后,根据外界干扰及参数估计的不确定性对动力学模型进行了修正,设计了双环积分滑模控制器,并通过Lyapunov函数证明了控制系统的稳定性。最后,在不同扰动作用下,以圆为参考轨迹进行跟踪仿真,结果表明:该控制系统具有较好的抗干扰性和鲁棒性,避免了因不确定性参数估计带来的建模误差,为扫地机器人在实际轨迹跟踪控制运用中奠定了理论基础。     

阵列微结构表面技术的研究进展

阵列微结构表面技术可以有效改善金属表面的力学性能,已逐渐在工程机械、现代交通、现代化工等领域得到广泛应用。对阵列微结构表面的典型形貌,制备方法和技术应用这三个方面进行了论述。面向更高的技术需求,探索具有优质高效特点的阵列微结构表面多物理场复合制备方法;寻找更宽领域的应用,并尝试将各种不同的微结构根据其自身性质分别应用于同一对象的多处局部表面,使应用对象整体性能达到最佳,将是今后阵列微结构表面技术的研究重点。     

火炮自动机齿形链传动系统动态特性分析

为了解火炮过程中传动的稳定性,研究火炮自动机齿形链传动系统的动态特性。在火炮自动机瞬间启动、急停和侧向加速度大等特殊工况下,建立该齿形链的虚拟样机模型;利用多体动力学,对自动机传动系统中齿形链的传动过程进行动态仿真。仿真结果表明:在自动机特殊工况下该齿形链传动的瞬时传动比误差不超过2.1%,满足自动机输弹系统稳定性要求;链条啮入链轮的瞬间冲击载荷峰值随着转速提高而降低;链节的横向波动量峰值为0.05mm,小于理论计算峰值,纵向波动峰值为0.04mm,明显大于理论计算峰值;可以看出,齿形链满足火炮自动机传动系统要求。     

面向助力外骨骼效能评估的灰色层次分析法

为定量评估助力外骨骼综合效能,通过咨询专家和归纳统计,分析外骨骼整体性能,选取定义相关指标,建立多级外骨骼效能评估指标体系。采用层次分析法确定各指标的权重,基于灰色综合评价方法建立白化权函数,构建效能评估模型。最后以某型助力外骨骼为例,充分利用已有指标判断信息,得到总体效能评估得分,证明该模型具有一定的科学性和可行性,并可应用于其他不同方案的助力外骨骼效能评估中,为类似助力外骨骼的设计研发提供理论参考。     

电解加工过程多物理场耦合仿真及试验研究

针对电解加工过程中复杂、难以预测的问题,建立小孔内扩孔电解加工过程多物理场耦合的数学模型,利用COMSOLMultiphisics软件进行仿真分析,得到加工间隙内的流速分布、电流密度分布和温度分布,并分析了不同加工时间和电压对温度分布的影响。选择合适的工艺参数进行试验,得到了小孔内壁轮廓曲线的实测值,并与耦合多物理场仿真的理论值、未耦合多物理场(仅电场)仿真的理论值进行对比。结果表明,耦合多物理场仿真的理论值与实测值更接近,误差更小,可以准确地模拟实际电解加工过程。     

车辆碰撞自动呼救系统触发算法设计

为提高车辆碰撞自动呼救系统的可靠性,基于移动窗原理设计了一种独立于安全气囊系统的碰撞检测算法。该算法对窗宽内的汽车纵向与横向加速度信号进行合成积分,通过比较积分值与设定阈值的大小来确定是否触发紧急呼救。通过实车试验采集某款越野车型在各种典型工况下的车身加速度信号确定了触发算法的阈值。为验证触发算法的可靠性,对自动呼救系统终端进行设计并进行了台车碰撞试验。试验结果表明,所设计的触发算法能够准确检测到碰撞事故发生,自动呼救终端能够准确触发紧急呼救并记录相关碰撞信息。     

光栅型高速扫描近红外光谱仪的研发

针对现有光栅型光谱仪无法同时达到高速与高精度要求的问题,提出了一种采用齿轮传动结构代替传统丝杆传动结构的波长扫描方案,研制了光栅型高速扫描近红外光谱仪。下位机采用STM32微处理器作为主控芯片,实现了步进电机驱动控制、A/D转换控制、与上位机通讯等功能,设计了光电转换电路、信号调理电路及探测器制冷控制电路;在上位机软件中实现了光谱数据的采集、处理以及图形化显示等功能。对样机进行了性能实验并分析。试验结果表明:该仪器光谱扫描速度达到240nm/s,光谱分辨率6nm,光谱范围为1000nm～2500nm,波长准确性,基线稳定性0.0005A/h,主要性能参数达到国家标准。     

离散变量三段式车架轻量化设计

研究优化设计中设计变量的离散化处理,完成三段式车架的静动态特性分析和轻量化设计。首先,以某中型越野车车架为优化对象,采用实验设计方法进行了设计变量的灵敏度分析,并在对设计变量进行必要的取舍基础上建立了结构优化模型。其次,采用多岛遗传优化算法计算车架在三种工况下的最大应力、位移和自由模态下的固有频率,以完成在结构满足固有频率、几何尺寸和强度等约束条件下的车架各板材离散化尺寸的优化。优化结果表明:在可行域范围内,不仅使车架的质量降低了5.7%还避开了激励频率。     

电动汽车开关磁阻电机UKF软传感控制研究

开关磁阻电机驱动系统的性能对电动汽车整车动力性能和乘坐舒适度至关重要,为了提高SRD在车辆不同工况下的稳定性和敏捷性,软传感技术的研究就更为重要。提出了一种基于无迹卡尔曼滤波理论(UKF)的控制策略来估计开关磁阻电机的转子位置和速度,以取代传统角位移传感器。该策略以实测电流为状态变量,通过UT变换来传递Sigma点集的均值和协方差对电机转子位置进行估计,极大地提高了对线性化误差的克服能力。仿真结果表明该方案具备较好的预测、校正能力,可以在负载工况中实现对开关磁阻电机转子位置的精确跟踪,增强了系统的鲁棒性,保证了电动汽车的调速性能。     

机床主轴温度测点的K-means优化及试验

针对机床热误差补偿技术中温度测点的优化选择,提出一种基于K-means算法和Pearson相关系数相结合的方法。通过K-means算法将不同位置测点的温度进行聚类,用Pearson相关系数计算温度与主轴热误差之间的相关性,从每一类别中选出一个最优测点组成最优测点组合,并对最优测点处的结果进行热误差建模。在立式加工中心VMC850E上对该方法进行了试验验证,将温度测点的数量由8个减少至2个。经方差分析和F检验,验证了最优测点处的温度与热变形之间显著线性,模型可靠。