基于有限元与逆向工程的轮—沙耦合沉降试验研究

小型轮式车辆与松软沙地的相互作用会显著地影响车辆的稳定性与安全性,研究二者之间的承压关系对无人地面车辆的设计与应用具有重要意义。利用ABAQUS建立了小型轮式车辆与松软沙地的承压模型,通过自行开发的车轮-土壤相互作用测试系统进行试验,在综合考虑了轮胎和沙地的非线性变形后,建立了5种胎压下轮胎的整合径向静刚度,利用二元线性回归分析法拟合试验数据,确定胎压-负荷-下沉量三者之间的相互关系。针对轮胎在松软地面接地印迹难于提取问题,提出了利用逆向工程技术来完成接地印迹曲面重构设计,进一步验证了耦合模型的准确性,为无人地面车辆性能的改进及新型行走机构的设计制造提供了参考依据。     

土壤沉陷特性与车轮滑转关系的离散元研究

 探究轮胎-地面系统的动力学特性,建立更接近轮胎-地面系统实际工作状况的动力学模型是车辆行驶理论的核心问题之一。本研究运用颗粒-车辆地面散体动力学模型,针对目前车辆地面力学中,尚无有效方法对因车轮滑转导致土壤沉陷的问题进行模拟和计算的现状,采取相应的试验数据,建立相同的计算环境,对弹性车轮在沙地上因滑转引起的沙土沉陷问题进行计算,与试验结果进行对比分析表明有很好的一致性。该模型能有效地用于车辆地面力学中滑转率、土壤沉陷特性及两者相互关系的研究和计算。     

基于RecurDyn的履带式三角形车轮通过性仿真研究

针对履带式三角形车轮的通过性,计算了某型6×6轮式车辆的接地比压和爬坡牵引性,在多体动力学仿真软件RecurDyn中建立了整车虚拟样机模型,对履带式三角形车轮车辆在压实干土路面上的直线行驶和越障性能进行了仿真分析.结果表明,履带式三角形车轮能够将原车接地面积提高135.71%,接地压力降低57.58%,牵引力增大38.5%,垂直越障高度由550 mm增加到600 mm.仿真分析动态、准确地反映了履带式三角形车轮车辆的运行过程,表明了履带式三角形车轮较普通轮胎出色的通过性,体现了RecurDyn软件在履带式三角形车轮动力学仿真分析方面的优越性.     

轮胎接触面对车－简支梁桥耦合振动的影响

现有分析车一桥耦合振动的研究中,都假设移动车辆与路面的接触关系为点接触．事实上,轮胎与路面是通过面接触的,通过建立新的三维车轮模型,分析了面接触对车一桥耦合振动的影响,将车轮与路面的接触面简化为长方形,通过接触面间的位移协调条件和力相互作用建立车一桥耦合振动方程,同时还研究了接触面对车一桥耦合振动的影响。     

国内外壁面移动式机器人发展概况

阐述了壁面移动式机器人在国内外的发展概况，介绍了几种吸附方式和移动方式各自的特点，论述了在爬壁机器人的行走机构中采用全方位车轮的优越性。     

轮履复合式变形车轮的设计与越障性能分析

不同行进结构对各种复杂的非结构化路面条件具有不同的适应性和通过性.文中结合轮式、履带式运动机构的优点,提出一种可以根据路面条件改变车辆行进模式的新型轮履复合式变形车轮.变形车轮由变径轮辋部件和履带轮部件组成.在同一驱动机构作用下,变形车轮能以轮式或履带式两种运动模式在复杂的路面上运动,使车辆具有良好的地面适应性和通过性.变形车轮采用模块化设计,可以代替普通充气式轮胎直接安装在车辆上.对变形车轮两种运动模式的分析表明:变径比越大,与轮式模式相比,履带模式的爬坡性能和翻越台阶性能优势越明显.     

悬架系统的控制特性对车轮随机动载的作用

车辆悬架系统在车轮对路面的随机动载方面起着重要的作用 ,文章针对目前汽车普遍采用的被动悬架系统在行驶中对车辆振动性能控制的不利性 ,利用控制理论 ,分析了一种悬架控制系统的特性 ,提出通过对半主动悬架控制力的变化 ,可以得到不同的车轮随机动载传递函数特性曲线 ,从而对悬架减轻车轮随机动载的作用进行了分析 ,同时也指出了它对汽车平顺性的影响。此外还讨论比较了被动悬架与半主动悬架对减轻车轮对路面随机动载的不同特性     

美国AAR与LMA车轮踏面在CHN60上的动力学对比分析

不同车轮踏面与不同轨道的配合,对于车辆在轨道上的运行情况有着很大的影响,与高速铁路车辆在轨道上运行时的乘客的舒适性、车辆的安全性及铁路车辆车轮与轨道之间的动力特性密切相关。为研究美国车轮踏面(AAR型踏面)与LMA踏面的动力学性能,采用专业的轨道车辆系统动力学分析软件SIMPACK进行不同踏面的车辆建模分析,通过不同轮对踏面在同一钢轨上的运行情况,对比分析两种踏面的车辆的动力学性能。文章就车辆在轨道上运行时的平稳性、安全性以及车辆运行时通过曲线的能力,从这三个方面对比分析AAR和LMA车轮踏面在高速行驶的过程中的动力学性能。     

基于高速铁路60N钢轨的车辆动力性能比较

为比较高速铁路60 N钢轨与不同车轮型面匹配时的车辆动力性能,首先基于空间轮轨接触几何算法分析不同工况下的轮轨接触几何关系,接着基于车辆/轨道耦合动力学模型,对不同工况下车辆运行平稳性及车辆曲线通过性能等进行仿真分析,数值计算中,主要考虑LM,LMA和S1002 3种车轮型面和轨距由1 433 mm变化到1 437 mm的工况。计算结果表明:60 N钢轨与不同车轮型面匹配时,其轮轨接触几何关系和车辆动力性能差异较大;LMA的车辆运行平稳性最好,但曲线通过能力较差,容易发生轮轨侧磨,S1002的车辆运行平稳性最差,但曲线通过能力最好,较容易发生轮轨垂磨;60 N钢轨与不同车轮型面匹配时,应从静态轮轨接触几何关系和动态车辆轨道相互作用2个方面综合评价。     

基于ABS轮速的车轮半径补偿方法

通过监测车辆行驶时的4个轮速的差异以及轮速与参考车速的关系,判断车辆的行驶状况和轮胎欠压状况,排除车辆转弯等短时间的载荷转移对车轮滚动半径的影响,并求出车轮半径的补偿因子,实时修正车轮的有效滚动半径,提高车轮速度的计算准度,保证了车轮防抱死系统对车轮半径变化的适应性,同时可间接地对单个欠压的轮胎进行预警.通过实车试验对比了轮速半径补偿前后的车轮防抱死的控制效果,证明了该方法可行性和有效性.     

地铁车辆安全检测系统研究

地铁是城市公共交通的重要组成部分,确保地铁运行的高效与安全是地铁车辆安全监测系统的重要使命,地铁车辆安全监测系统可以对地铁运行中轴承温度、车轮磨损程度进行全程监控,一般来说地铁运行对地铁轴承温度控制有一定要求,要确保其温度在可控范围之内,轴承温度过高处理不当会引发事故。地铁车辆安全检测系统可以通过红外线实现对地铁车辆轴承实时监控,对局部温度突然升高等异常现象会通过报警系统第一时间传达给地铁车辆安全控制人员,与此同时该检测系统还可以对地铁车辆关键部位如车轮的擦伤、磨损等利用系统设置的震动传感器进行检测,检测结果可以为地铁车轮检修人员提供依据,系统配有车号自动识别功能,为检测结果进行精确定位,为车辆的安全运行提供保障。因此加强对地铁车辆安全检测系统的研究对促进我过地铁安全高效的运行具有重要意义。     

城轨车辆车轮损伤问题研究

城轨车辆以其方便、快捷的优点在大型城市的公共交通领域发挥着越来越大的作用．但是,在给人们带来方便的同时,城轨车辆的噪声问题也给沿线居民增添了很多烦恼．实际运行经验表明,当车轮踏面损伤后,轮轨噪声会不可避免地增大,良好的轮轨关系是降低城轨车辆噪声的根本途径．本文针对国内某城轨车辆在实际运行中出现的车轮踏面损伤问题进行研究,发现该车辆的轮对在运行一段时间后,在轮对踏面与轮缘的交接处就会有大量鱼鳞状剥离出现,并同时伴有车体的垂向振动加大的现象．结构分析发现,车体与构架间的牵引杆长度较小,当轮对受到较大的垂向冲击时,会导致车体与构架形成刚性连接．仿真分析发现将牵引杆两端改为大的橡胶关节连接后,可显著改善车辆的垂向动力学性能,同时,这也有利于缓解车轮的损伤情况．     

苜蓿叶立交集散车道内车辆运行速度特征分析

为了确定高速公路苜蓿叶立交集散车道车辆运行速度特征和速度值,确保车辆在集散车道上运行协调可控,使车辆在行驶时能够安全运行。采用雷达测速仪对集散车道各出入车辆运行速度进行实地采集,选取互通立交集散车道特征点处自由流状态下车辆速度作为分析样本,建立主线车辆通过集散车道驶出高速和相交高速车辆通过集散车道驶入主线的速度运行曲线。结果表明:车辆通过集散车道进入出口匝道1,整个车辆运行过程中处于减速状态,从分流点到鼻端减速较慢;而从鼻端到第一个出口车辆减速较快。车辆通过集散车道进入出口匝道2,车辆先减速后匀速,到达交织区时再次减速,最后驶入匝道。车辆从入口匝道1进入集散车道,车辆以较为稳定的加速驶入主线。车辆从入口匝道2进入集散车道,先以较大的加速行驶,后缓慢加速驶入主线。可见,车辆通过集散车道出入高速公路运行速度呈现出规律性。通过对车辆运行速度分析,对集散车道车辆的交通安全防控和规范的完善有着重要价值。     

轮轴间过盈量对动态变形量的影响

针对压装后轮轴在车辆运行中发生的松动、裂纹等现象,以轮轴间过盈量为研究对象,应用Hypermesh软件对车轮和车轴分别建立三维有限元模型,将轮对有限元模型导入到ANSYS软件中进行模态计算,将计算数据导入到车辆系统动力学模型中,进而建立刚柔耦合车辆系统动力学模型,进行仿真分析。仿真结果表明,轮轴间预应力的大小与过盈量基本上成正比,其分布在轮毂处且较均匀,在轮毂边缘处达到最大值;轮轴间变形量最大值在车轮轮毂内侧,车轮轮毂外侧变形量相对较小;轮轴间过盈量取值为0.31～0.37mm时,其变形量较小,有利于减缓轮轴间动态作用。     

凸节曲线非圆齿轮蜗杆砂轮磨削加工方法

针对非圆齿轮精加工难题,提出了一种凸节曲线非圆齿轮蜗杆砂轮磨削方法。将蜗杆砂轮简化为齿条刀,建立齿条刀展成加工凸节曲线非圆齿轮的运动数学模型。根据数控蜗杆砂轮磨齿机结构及展成加工原理,进行机床电子齿轮箱规划,确定主动轴与跟随轴,并利用等弧长加工原理推导出机床同步轴间的同步系数,建立磨削加工联动模型。最后,给出了蜗杆砂轮与非圆齿轮的手动对刀方法,并对蜗杆砂轮安装角、轴向位置及沿齿轮轴向位置参数进行调整。     

柔性起落架间隙型摆振动力学分析

针对某型飞机在服役过程中出现的起落架间隙型摆振问题,基于起落架柔性多体动力学模型,采用L-N(Lankarani-Nikravesh)接触理论建立了含间隙旋转副、球副动力学子模型,并采用起落架动力试验的结果对模型进行效验;定义了间隙位置对起落架间隙型摆振的影响分类;然后研究了运动副副元素刚度、运动副间隙大小以及飞机滑跑速度对起落架间隙型摆振的影响.结果表明:转环与上扭力臂处和支柱与下扭力臂处间隙对机轮低频摆振影响要比扭力臂间间隙影响大,但对起落架摆振影响都属于第一类.轮毂轮轴间间隙影响机轮高频摆振,对起落架摆振的影响属于第二类;在设计范围内,运动副副元素弹性模量越小,机轮摆角、运动副间碰撞接触力越小;运动副间隙越大,摆角越大.飞机滑跑速度越大,机轮摆角越小.研究结论可为间隙型摆振的发生机理和防摆设计提供研究途径.     

单轴转向架跨座式单轨车辆悬挂系统参数优化分析

为了改善单轴转向架跨座式单轨车辆的曲线通过性能,对单轴转向架跨座式单轨车辆的结构及运行机理进行分析;运用SIMPACK动力学仿真软件,建立单轴式单轨车辆动力学仿真模型;然后,通过Isight多目标优化软件对单轴式单轨车辆悬挂系统参数进行灵敏度分析,得到车辆过弯时对导向力矩和走行轮侧偏力影响较大的参数;最后,以导向力矩与走行轮侧偏力为目标,采用改进型遗传算法进行多目标优化研究.结果表明:优化后单轴式单轨车辆的导向力矩比优化前减少了3.67%,走行轮侧偏力比优化前减少了6.30%,在一定程度上改善了单轴转向架跨座式单轨车辆的曲线通过性能.     

考虑驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车转向控制研究

四轮独立驱动电动汽车四轮驱动力矩独立可控,在汽车控制方面相对于传统汽车具有显著优势,通过建立驾驶员不同转向特性参考模型和四轮驱动力矩控制进行考虑驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车转向控制研究。基于驾驶模拟器实验,在对驾驶员转向特性进行分类和建立辨识模型的基础上,采用RBF神经网络建立了驾驶员不同转向特性的参考模型,给出了考虑驾驶员转向特性的整车控制原理,应用驾驶模拟器对所研究的控制方法进行了验证。验证结果表明:参考模型输出能够反映不同转向特性驾驶员期望的车辆响应,通过对四轮驱动力矩合理控制实现汽车跟踪驾驶员期望。     

车辆转向时制动防抱系统的仿真研究

考虑到车辆转弯制动时车轮法向载荷以及回正力矩的影响 ,建立了汽车弯道行驶的 8自由度整车模型。用该模型对车辆转弯制动时的车速与轮速的变化、制动器制动力矩的变化进行了计算机仿真。仿真结果表明 ,考虑车辆转弯特性的 ABS控制系统在弯道制动时取得了很好的控制效果 ,对开发和改进 ABS系统有一定的意义     

轮毂驱动电动汽车转向行驶时驱动方案的研究

相比于市面上已比较成熟的中央电机驱动电动汽车,轮毂驱动电动汽车底盘更加简单,省去传统的传动链,每个车轮分别由一独立电机直接驱动。如此一来,汽车转向行驶时,车轮之间的差速,就必须通过控制各电机的输出转速来进行控制。以装有完整齿轮齿条转向机构的全轮毂驱动四轮电动汽车为研究对象,结合传统四轮驱动汽车,转向行驶时四轮的速度关系,分别对两轮转向和四轮转向两种情况下的驱动方案进行研究。