制动器热分析的快速有限元仿真模型研究

基于制动过程中能量耗散的研究，建立循环制动过程中温度场分析的快速有限元仿真模型。对完全循环对称式的盘式制动器、鼓式制动器采用二维有限元仿真模型；对于空心盘式制动器考虑散热筋板结构建立三维循环对称有限元模型。考虑耗散热量分配系数、制动盘导热系数、对流换热系数、辐射换热鼷鼠等随温度的瞬态变化，获得瞬态温度场仿真结果。应用试验验证仿真结果，确认快速仿真模型的正确性与实用性，从而为制动器的抗热衰退、热疲劳设计提供了系统的解决方案。     

重型汽车制动器虚拟样机的建模与应用

为准确计算重型汽车鼓式制动器的制动效能因数,采用三维CAD绘图软件Pro/ENGINEER、有限元软件ANSYS、多体动力学仿真软件MSC.ADAMS,通过开发柔性体摩擦片与刚体制动蹄连接模块、柔性体摩擦片与刚体制动鼓非线性接触模块,建立了鼓式制动器的虚拟样机模型。应用鼓式制动器虚拟样机模型,对北京首钢重型汽车制造厂32t重型汽车的鼓式制动器进行仿真计算,仿真得出的鼓式制动器的制动效能因数,与试验测试结果基本相符。     

汽车制动防抱系统的混合建模与仿真研究

在分析汽车制动防抱系统(ABS)工作特点的基础上,指出汽车ABS是由连续系统与离散系统组成的混合系统,进而提出基于有限状态机与Matlab/Simulink的ABS混合建模方法。利用混合建模方法建立了某轻型客车的ABS仿真模型并进行了低附着系数道路条件下的仿真研究,探讨了制动器制动力、电磁阀响应时间和车轮转动惯量对汽车ABS性能的影响。仿真结果表明基于混合建模的ABS仿真系统能很好的模拟汽车ABS的性能;制动器制动力、电磁阀响应时间和车轮转动惯量对ABS制动性能影响的分析为ABS的设计提供了依据。     

客车联合制动系统的制动稳定性仿真研究

建立描述汽车联合制动系统的制动稳定性的7个自由度的车辆模型,在Matlab/Simulink软件环境下进行汽车制动稳定性仿真分析,车辆模型很好地体现了车辆制动时的运动特性.仿真结果表明,该客车的辅助制动系统与整车性能匹配合理,联合制动对原车的制动稳定性没有太大的影响.     

恒速制动时制动器摩擦性能动态仿真

恒速制动时制动器摩擦副摩擦性能衰退规律是车辆连续下长坡制动热衰退研究的基础.以EQ1208后桥鼓式制动器为例,首先基于热-机耦合事实及对制动器摩擦副摩擦接触状态的分析,建立了鼓式制动器三维热-机耦合有限元模型并经台架试验验证,仿真值和试验值在相同温度测量点吻合较好,验证了有限元模型及所应用摩擦系数温度特性的准确性;然后在恒速制动工况下对影响摩擦副摩擦性能及其衰退规律的因素(坡度和车速)进行了仿真分析.     

汽车转弯防抱制动系统中双模控制器的应用

针对当前ABS系统的分析大多集中在少自由度的直线制动方面。采用十一自由度汽车转弯制动数学模型,用MATLAB/SIMULINK建立仿真模型。考虑到此系统的非线性、时变性及工况的不确定性,采用了模糊控制算法,并对防抱死制动系统的制动过程进行了仿真研究。针对模糊控制算法的不足,建立了双模控制器,用传统的PID算法优化模糊控制器。采用的十一自由度的转弯制动模型充分考虑到仿真的复杂度及仿真的可信度,完全反应了制动过程中汽车的宏观运动及微观运动。     

转向工况下的汽车制动防抱死控制的仿真研究

分析了汽车制动动力学,建立了转向制动工况下四轮仿真模型.进行了未安装防抱死装置(ABS)的转向制动仿真试验,结果表明车轮在制动过程中抱死且侧滑严重.建立了基于加权的纵向滑移率及其变化率和横向滑移率的Mamdani模糊控制器,并进行了转向制动仿真试验.制动距离和制动时间表明ABS不仅能减少制动距离,而且能够保持制动时的方向稳定性,说明基于模糊逻辑的ABS能够显著提高汽车的制动安全性能.     

车辆电液动力制动系统的联合仿真与实验

为了满足车辆电液动力制动系统集成设计要求,以ZL50装载机为例,构造了虚拟样机模型并通过实车试验验证了模型的正确性;在MATLAB/Simulink环境下,建立了多回路电液动力制动系统的液压模型并搭建了相应实验台,实验验证了液压模型的正确性;设计了机械模型与液压系统控制模型之间的参数关联,建立了装载机电液制动联合仿真模型并进行分析。结果表明虚拟样机模型与液压系统模型之间实现了无缝链接,验证了该设计方法的有效性和实用性。     

基于汽车电子机械制动系统的EBD/ABS研究

采用电子制动力分配(EBD)实现了采用电子机械制动(EMB)后的汽车前后轴间制动力分配,提出了基于EMB的制动防抱死(ABS)模糊PID控制算法.在建立EMB模型及整车模型的基础上对三种典型工况下的制动过程进行了仿真研究.结果表明,通过EBD能实现理想的制动力分配,基于EMB的ABS能把各车轮的滑移率精确地控制在目标滑移率附近,具有较强的鲁棒性.     

四驱混合动力轿车串联式电液复合制动仿真

针对自主开发的四轮驱动混合动力轿车,设计了串联式制动能量回收系统。基于制动安全性和最大化回收制动能量的原则,提出了ABS液压制动与再生制动协调控制的电液复合制动控制策略。该策略先根据驾驶员的操作实时计算制动强度和总需求制动力矩,然后依据制动强度大小对总需求制动力矩进行分配,并且实时检测车轮滑移率以判断是否切换到ABS独立工作模式。并在Simulink软件平台上建立了样车动力传动、制动系统及控制策略模型,分别在轻度、中度和紧急制动三种制动工况下仿真了串联式制动能量回收系统的性能。仿真结果表明:所提出的电液复合制动控制策略能有效地提高制动能量的回收效率,且在紧急制动时能保证车辆的制动稳定性能。     

基于车轮减速度及滑移率的ABS联合仿真研究

将多体系统动力学与智能控制理论相结合对汽车制动防抱死控制系统进行了研究,利用ADAMS/CAR建立了汽车整车的多体力学模型, 模型包含了前后悬架、动力总成,转向系统,稳定杆,制动系,轮胎力学模型以及车身,同时也考虑了轮胎、衬套、弹簧、减震器等部件的非线性,准确地表达了车辆的动态特性;利用Matlab/Simulink建立了车轮减速度及滑移率的双门限控制ABS模型,利用ADAMS/Control接口进行模型的集成、协同仿真,并将仿真结果与常规制动时的仿真结果进行了比较和分析,仿真反映出双门限值控制在整车制动防抱死控制系统上的应用效果,结果表明该控制算法实用性较强.     

基于ADAMS的动力减振镗杆径向跳动频域分析及参数优化

采用内置式动力减振的结构来增加镗杆的动刚度,并根据内置式动力减振镗杆的结构及振动特点,利用ADAMS和ANSYS软件联合建立了减振系统的多柔体动力学模型.在此基础上,分析了模型中的弹簧刚度系数和粘性阻尼系数对刀刃径向跳动量的影响.虚拟仿真结果验证了初始设计的可行性,确立了在物理样机设计中需要考虑的要点.同时以减小刀刃径向跳动量在整个频域内响应的最大值为目标对动力减振镗杆虚拟样机进行仿真优化分析,得出了减振系统的最优参数.仿真试验表明:系统的频域响应得到了改善.为进一步的减振系统结构优化设计提供了设计依据.     

大型装置起竖系统协同仿真研究

以液压驱动的大型装置起竖系统为研究对象，选择Pro／E、ADAMS、AMESim和MATLAB／Simulink作为软件环境，探讨了蔓杂机电灌一体化系统建模与协同仿真的实现策略。利用Pro／E和ADAMS软件建立起竖机械系统多体动力学模型，利用AMESim软件建立起竖液压系统的模型，利用Simulink建立控制系统的模型，并以MATLAB／Simulink为主仿真环境，通过软件接口将多锥动力学模型和液压系统模型集成到MATLAB／Simuilnk中，并利用参数关联构建系境完整的仿真模型，赛现了机械，液压、控制系境仿真模型的有机集成。研究结果对复杂机电液一体化系统的协同仿真与优化设计具有一定的指导意义。     

基于ADAMS的并联机器人振动特性仿真及结构优化

提出了一种利用虚拟样机仿真技术进行结构优化的方法。分析了并联机器人的振动原理以及激振测试原理,并给出了利用正弦扫描进行激振测试的原理和流程。为了进行激振测试仿真,在ADAMS软件中建立并联机器人的刚柔耦合振动系统,并使该系统受到一定激振力产生位移响应,获得该并联机器人激振特性曲线,从而找出其薄弱环节并对其进行结构优化,对薄弱构件优化后再次对系统进行仿真测试,结果表明构件结构优化后的结果较为理想。     

单绕式电梯动力学建模及仿真分析

以某单绕式电梯系统作为原型，建立了基于ADAMS的电梯曳引驱动系统，导轮系统、载客系统以及曳引钢丝绳模型。在此基础上，根据电梯系统的实际约束，建立整梯虚拟样机模型，并按照实际工作状况设计了电梯系统在运行过程中可能存在的曳引机微转失衡扰动和导轨扰动，建立了电梯的虚拟运行环境。仿真结果揭示了曳引机微转失衡与轿厢垂直振动的因果关系，以及轿厢水平振动的加速度响应值与电梯运行速度成正比的规律。     

飞机全电刹车系统建模与仿真研究

对飞机全电刹车系统组成及工作原理进行了较为详细的研究，建立了全电刹车系统的整体模型，采用模糊控制方法完成了全电刹车系统控制回路设计。在MATLAB／SIMULINK仿真环境下进行仿真，给出了湿跑道条件下的仿真结果。结果表明系统的模型是基本正确的，全电刹车系统在作动响应及刹车效率等方面均比液压刹车系统有较大提高。     

飞机防滑刹车系统的MATLAB/SINMULINK建模与仿真

综合考虑飞机机体、机轮、轮胎和跑道状况的特性,建立了飞机防滑刹车的滑跑模型。对于刹车系统的非线性和不确定性,难以精确控制的特点,采用模糊控制来解决刹车控制问题。在MATLAB模糊逻辑工具箱中对控制器进行设计,并将模糊控制器与滑跑模型应用于SIMULINK仿真环境,建立整体仿真模型。仿真特性曲线表明:建立的整体模型和应用模糊控制比较合理,飞机的刹车性能良好。     

基于多学科虚拟样机的粘着控制仿真平台

重载列车和准高速动车组的运行,使轮轨之间的粘着经常处于极限状态,因此需要研究更先进的控制方法来优化利用粘着力。建立了包括牵引系统、控制系统和机车多体动力学模型的多学科虚拟样机仿真平台。使用机械动力学仿真软件ADAMS/Rail建立了某种电力机车的多体动力学仿真模型;利用MATLAB建立了组合粘着控制算法;通过联合仿真实现了针对机车粘着控制系统的多学科虚拟样机仿真。联合仿真平台成为了沟通粘着控制方法理论研究和试验研究的桥梁,为智能控制方法在粘着系统中的应用提供了有效的仿真环境。

Abstract：

With heavy-haul train and high-speed electric multiple unit （EMU） operation,the adhesion between wheel and rail often reaches limit states.Therefore the advanced control arithmetic should be studied to optimize the use of the adhesion force.A simulation platform was built including traction system,control system and multi-body dynamics model of an locomotive.The model of the electric locomotive was established with ADAMS/Rail （Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）.Then a hybrid adhesion control algorithm was designed using MATLAB.The adhesion control system can be studied with co-simulation of different simulation tools.The theoretical and experimental studies are realized with the simulation platform.It provides a new and effective ways to study the adhesion control.     

基于ADAMS主动悬架的液压伺服系统设计

基于ADAMS/View,建立了考虑悬架运动学特性的非线性因素的1/4汽车悬架模型,并运用ADAMS/Hydraulic模块,建立了考虑液压元件的非线性特性的液压伺服控制系统,设计了液压伺服控制的主动悬架。以模拟路面和阶跃输入作为激励,采用PID反馈控制,且与被动悬架进行比较。仿真结果表明,该方法设计控制的主动悬架,其车身垂直加速度、悬架变形和车轮动载荷都明显降低。