匹配机械弹性车轮的电子稳定控制器参数分析

为了提高匹配机械弹性车轮(MEW)的某越野车操纵稳定性，考虑MEW与传统子午线轮胎侧偏特性存在的不确定性摄动，基于Lyapunov稳定性理论为电子稳定控制(ESC)程序设计了鲁棒反馈控制器；引入轮胎侧偏刚度不确定性的范数有界模型，运用Schur补引理和线性矩阵不等式(LMI)求解反馈矩阵。设定不同的车速和路面附着系数，通过搭建CarSim/Simulink联合仿真平台对控制器展开鱼钩试验，仿真结果表明，匹配MEW的ESC控制器能够保证车辆行驶的稳定性，横摆角速度与质心侧偏角跟踪误差分别稳定在0.03~0.3 rad/s与0.06~0.1 rad之内，并且设计的控制算法对MEW在05倍普通充气车轮侧偏刚度变化范围内具有很好的鲁棒性，从而为匹配MEW的整车主动安全控制提供了理论参考。     

离散元仿真中挖掘机铲斗结构表面的单元球表示方法探究

提出了一种基于单元球的铲斗结构表面的多精度几何表示方法。该方法针对铲斗的斗底板、侧腹板、侧刀板、前刀板和斗齿5个部位的几何特征和功能要求,实施基于单元球的多精度几何表示。对比分析不同精度下单元球表达的铲斗结构表面,发现离散元仿真时间会随铲斗结构表面的几何表示精度的提高而增加。因而,铲斗结构表面的单元球表示需综合考虑仿真精准性与仿真时间的需求。对比分析不同精度下单元球与三角面片表示方法,证实了单元球表示方法具备有效表示铲斗结构表面的局部几何细节的能力。相比于三角面片表示方法,单元球表示方法有望在铲斗挖掘过程离散元仿真中花费更少的计算时间。     

弧齿锥齿轮双重螺旋法加工数学模型及齿面偏差修正研究

建立了弧齿锥齿轮双重螺旋法加工的数学模型。基于齿轮啮合原理,完成了弧齿锥齿轮双重螺旋法加工齿面的数字化表达及离散化齿面点的构建,分析了各加工参数误差对齿面拓扑结构的影响程度;建立了齿面修正模型,通过算例验证,结果表明,齿面偏差得到了有效减小。     

汽车主动悬架LQR控制研究

为解决主动悬架LQR控制器中加权矩阵Q和R参数需要手动设计存在的人为因素干扰,提高优化结果的精度,提出基于自适应多种群遗传算法汽车主动悬架LQR控制策略,该策略融合了自适应遗传算法和多种群遗传算法的优点。其利用自适应遗传算法的参数自适应调整提高控制器参数的收敛速度;利用多种群遗传算法的多个种群协同进化提高控制器参数的收敛精度。研究结果表明,自适应多种群遗传算法相比自适应遗传算法以及多种群遗传算法所得寻优结果更优,可有效降低悬架在垂直方向的振动幅度,减缓路面对车体的冲击,进一步改善汽车的行驶平顺性和乘坐舒适性。     

变载荷铣削力影响下的加工中心床身结构优化设计

针对加工中心工作过程中变载荷铣削力对床身结构性能的影响问题,对加工中心床身的材料密度分布以及构成床身的基本结构单元尺寸进行了研究。提出了以床身低阶固有频率和最小柔度为目标,体积分数为约束条件的多目标拓扑优化设计方法;采用折中规划法结合平均频率法,构建了变载荷铣削力影响下的多目标拓扑优化数学模型;依据变密度法拓扑优化指导的材料去除方案,获得了加工中心床身的最佳结构布局;同时结合经过优化的拉丁超立方采样,构造了单元标准二阶响应面,使用多目标遗传算法对床身进行了多目标尺寸优化。研究结果表明:优化后床身固有频率增加16.9%,床身质量减少17.4%,最大变形量降低14.4%,最大应力降低18.8%;该优化方案使加工中心床身的结构布局更加合理,实现了轻量化设计。     

高湿黏性颗粒在聚四氟乙烯微孔膜滤料表面沉积特性的数值模拟

基于聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜滤料扫描电镜(SEM)图像，建立PTFE微孔膜滤料微观结构模型，采用计算流体力学和离散单元法(CFD?DEM)耦合的方法对黏性颗粒在微孔膜滤料表面沉积特性进行模拟，引入液桥力模型，忽略范德华力的作用，统计计算域内颗粒的受力情况，分析了不同表面能条件下3~6 ?m粒径颗粒在微孔膜滤料表面的沉积特性，将模拟结果与黏附效率的经验公式进行对比。结果表明，黏附效率与经验值、颗粒受力与液桥力模型的相对误差均在6%以内，CFD?DEM耦合计算方法可用于模拟不同环境湿度条件下的颗粒沉积；过滤风速、粒径与黏性是影响沉积形态的重要因素，提高过滤风速及增大颗粒粒径与黏性，颗粒更易在滤料表面形成稳定的树突结构，黏附效率及含尘压降增加。环境相对湿度影响两物体间液桥体积，接触力影响颗粒沉积，当增加表面能与液桥体积时，接触力及液桥力均相应增加，根据受力平衡原理，环境相对湿度对颗粒沉积影响很大。