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.     

基于ATV的四履带采矿车工况稳定性仿真研究

本文在ATV提供的坦克模型（Tank．rood）的基础上,增加了螺旋滚筒切削头,建立了深海钴结壳采矿车的多体系统动力学模型。就水平路面、15°坡面、0．6m深沟及0．4m高垂直障碍等四种情况,在硬路面上进行了工作过程动力学仿真。通过比较分析,得出两履带和四履带两种采矿车在上述四种路面工作稳定性。     

履带张紧力及其在履带环上的分布

针对履带环上复杂的履带张紧力问题,研究了张紧力在履带环上的分布情况,并分别以诱导轮、上支履带、主动轮及负重轮为隔离体,分析履带张紧力与外部载荷的关系.在此基础上,建立了履带环张紧力分布的理论估算模型.利用多体动力学模型,对不同路面障碍下的履带张紧力进行了理论估算和动力学仿真,通过对理论估算与仿真结果的对比分析,检验了履带环张紧力估算模型的合理性.      

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.     

轿车操纵稳定性的虚拟试验研究

基于多体动力学理论建立了整车的动力学仿真模型,通过事件建模器建立了蛇行路面事件文件和双纽线路面事件文件,分别用作蛇行虚拟试验和转向轻便性虚拟试验的驱动文件.依据我国现行整车操纵稳定性试验国家标准,对整车虚拟样机进行了转向盘转角阶跃输入、角脉冲输入、转向回正、稳态回转、转向轻便性及蛇行虚拟试验,并对该车操纵稳定性各性能指标进行了评价.提出的研究方法可以为汽车操纵稳定性虚拟试验提供参考.     

基于RecurDyn的平架湿地型履带推土机转向性能分析

为使平架湿地型履带推土机在湿地路面实现更高效转向，分析湿地土壤物理特性对该类车辆转向性能的影响.利用PRO/E和RecurDyn软件创建履带推土机三维模型，建立不同含水量湿地路面模型，对模型进行不同载荷下的多体动力学仿真，对比分析履带推土机转向半径、转向极横向偏移量、左侧履带驱动牵引力和右侧履带制动力，得出不同湿地土壤、不同载荷下平架湿地型履带推土机的转向性能参数变化规律.     

全地形铰接式履带车辆原地转向运动学与动力学建模

针对铰接式履带车辆原地转向过程中的运动学参数与动力学参数求解计算问题,在研究铰接式履带车原地转向工作机理及借鉴现有双履带车转向研究方法的基础上,采用数学建模的方法建立铰接式履带车原地转向运动学与动力学模型,从理论上推导用于分析计算铰接式履带车原地转向时的转向半径、转向角度、转向驱动力矩、履带受到的摩擦阻力及摩擦阻力矩、铰接点处受到的阻力及阻力矩等的计算公式,并结合某一具体车型进行数值求解,最后采用虚拟样机技术对所建立的理论模型进行验证。研究结果表明:该研究成果能为铰接式履带车辆的结构设计及评价整车机动性能等提供理论依据。     

松软地面下履带车辆斜坡转向特性

越野环境下的松软地面是履带车辆行驶的主要地形,在这种条件下行驶不可避免地要进行斜坡转向操作,履带车辆的斜坡转向特性值得重点关注.针对研究履带车辆斜坡转向特性的必要性和重要性.根据履带车辆转向的运动特点,建立了坡道转向动力学模型,结合地面力学理论,进一步深入研究履带车辆在松软地面下斜坡转向特性.通过履带车辆在斜坡上完成规定半径转向动作所需的滑转率这一指标,来分析坡角、地面性质、转向半径对履带车辆斜坡转向性能影响,为履带式无人车的设计、路径规划和跟踪控制打下基础.     

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.     

煤矿履带巡检机器人多体动力学建模及越障仿真

针对煤矿井下底板路面变化多样,履带巡检机器人行走机构行驶动态特性复杂,底板路面对履带行走机构响应较大,表征和模拟履带-底板路面相互作用的行驶特性较困难。特别是台阶型路面,履带行走装置在越障时其机身上仰姿态过高、落地时履带受到的冲击较大。基于履带地面力学理论,通过一定数量的经验常数确定煤矿底板路面参数,采用柔性体多体动力学的有限段模型方法建立履带行走机构虚拟样机模型,完成巡检机器人在水平底板路面及台阶型路面环境下的多体动力学仿真实验,其履带与地面的接触力、履带内部的轴套力及履带变形情况与机器人行驶、越障过程相一致,表明建模方法正确;同时得到巡检机器人在不同底板路面状况下,其滑转及滑移率也会随之发生变化,在水平底板路面其履带滑转率较小,但在越障过程中,履带理论速度与实际速度相差较大,特别是履带刚接触到障碍瞬间、以及机器人刚越过台阶型障碍瞬间可达0.78,研究结果可为履带巡检机器人在煤矿井下的智能控制提供理论依据。     

履带式双人休闲运动车的研制

为满足人们对休闲娱乐器械的更高需求,设计了一种履带式双人休闲运动车。该履带车由左右履带行走机构和驱动机构、制动系统、驾驶舱平衡滚筒等组成。左右履带行走机构为三角形立体设计;驱动机构的脚踏行走机构通过白适应随动变距传动机构带动左右履带行走机构行走,可保证在通过不平坦道路及上下坡路时,履带行走机构和驱动机构相对变化时的绝对传动距离不变;驾驶舱平衡滚筒独立悬挂在左右履带行走机构上,在坡度变化时能不断自动调整;两侧独立的制动系统设计,具有辅助转向、刹车的功能,单边使用可实现履带车的360°原地调头。试验结果表明,该履带车整车重量89．7kg,最大载重量120kg,最小转弯半径（360°原地调头）1200mm,最高骑行速度7km／h,最大爬坡角度20°,最大越障宽度400mm。     

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。     

掘进机履带行走机构设计参数分析

在分析掘进机履带行走机构工作原理的基础上,提出了履带行走机构牵引力及输入功率的计算公式,阐述了驱动轮、支重轮及张紧轮的设计原则。     

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。     

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.     

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.     

油气耦连悬架系统的建模与仿真研究

针对车辆轮荷的显著差异会降低车辆的平顺性和驱动能力这一问题,提出了一种油气耦连悬架系统.首先介绍了该系统的结构和原理,并在Matlab/Simulink下搭建了其动力学模型,最后将该模型与车辆动力学仿真软件Carsim进行联合仿真,在不平路面下对是否装有该耦连悬架系统车辆的侧倾角、不足转向度、发动机输出功率等指标进行仿...     

大型履带式液压凿岩台车原地转向能力研究

针对大型履带式液压凿岩台车原地转向能力展开研究。以车辆-地面力学理论、履带车多刚体建模理论为基础,在多体动力学软件Recur Dyn中构建了整车的动力学模型,分析了三种路面条件下履带式车辆的结构参数即履带接地长度与履带中心距比值L/B对转向能力的影响。仿真结果表明,结构参数L/B对履带式车辆的转向能力有很大影响;履带车辆在软地能够转向必须满足L/B小于1.7,且当L/B越小,履带车转向能力更好;对于在硬地转向,L/B越小,履带车辆转向稳定性更好。仿真结果与理论分析相符合,互为验证,研究工作对大型履带车辆行驶操控和结构优化设计提供了新思路。     

电传动履带车辆原地转向控制与D2P实时仿真

为了提高电传动履带车辆的原地转向性能,从履带车辆原地转向动力学模型出发,提出一种基于双电机力矩控制的电传动履带车辆原地转向控制策略,首先增大电机力矩初始值以提高转向响应速度,进而将方向盘转角信号引入横摆角速度负反馈增益从而实现驾驶员对转向速度的控制.使用D2P快速原型开发系统构建了履带车辆原地转向“驾驶员+控制器”在环仿真平台,通过实时仿真对所提出的控制算法进行了验证,结果表明设计的控制策略正确有效,且具有良好的实时性.     

坡角影响低矮房屋屋面风载体型系数规律试验

基于5个不同坡角、缩尺比为1︰20的双坡低矮房屋风洞试验模型,在3类不同地貌条件下,以风向角、坡角为变量深入研究坡角影响低矮房屋屋面区域体型系数变化规律.参考中国、美国和日本荷载规范对屋面进行区域划分,给出不同屋面划分形式下屋面体型系数,分析坡角、风向角和地貌对屋面分区体型系数的影响.研究结果表明:坡角对低矮房屋屋面不同区域局部体型系数影响较大,随着坡角的增大迎风屋面处体型系数绝对值减小,18.4°坡角房屋背风屋面风压体型系数绝对值最大;屋面划分形式相对应的体型系数数值大小也不同,中国规范给出的体型系数数值偏小;风向角为0°,90°时地貌影响屋面体型系数大于其他风向角,湍流度增大屋面体型系数绝对值呈现递增趋势.