基于电液耦合转向系统的车辆载荷变化补偿控制

商用车载荷变化范围较大,导致车辆转向阻力矩变化范围较大;所以在车辆载荷发生变化时,驾驶员所需操纵力矩将随之变化,会使同一车辆的转向操纵手感随载荷变化而不同。针对这一问题,以一种新型电液耦合转向系统为硬件基础,提出了车辆载荷变化补偿控制策略。采用理论公式及Truck Sim软件仿真的方式分析了车辆载荷变化对转向阻力矩的影响,建立两者之间的对应关系;进而设计补偿系数。利用已搭建电液耦合转向系统硬件在环实验台对所提出的控制策略进行验证.结果表明:当带有补偿控制的车辆载荷发生变化时,驾驶员施加在转向盘处手力矩变化轻微,说明控制效果较好,有效减小驾驶员转向操纵手感的变化。     

高速履带车辆转向载荷比分析与试验验证

为研究履带车辆稳态转向载荷比的变化规律,根据履带车辆转向过程中履带与地面之间的相互作用关系,建立了履带车辆稳态转向模型和履带车辆转向载荷比模型。分析了转向机构、接地压力分布形式、转向速度对转向载荷比影响。最后对某安装差速式转向机构的履带车辆开展了稳态转向试验,进行数据处理和结果对比。结果表明:车辆转向载荷比试验数据与理论计算结果有很好的一致性,验证了转向载荷比模型的准确性,为下一步履带车辆转向机构动力源的设计奠定了一定的基础。     

平衡摇臂式悬架车辆转向机构设计方法

针对平衡摇臂式悬架车辆无法布置传统的转向梯形机构的问题,提出了一种由空间连杆机构组成的机械式转向传动方案。应用空间函数发生机构的综合原理建立了转向机构的转角关系模型。基于非线性规划遗传算法研究转向机构优化设计方法,并综合考虑两侧转向轮的转角关系、角传动比以及传动角等因素,设计了遗传算法适应度函数。以一款具有平衡摇臂底盘的车辆为实例进行了该转向机构的优化设计。研究结果表明:安装该转向传动机构的车辆,在转向时两侧的转向轮与理想的阿克曼转角关系相比,最大误差不超过1.5°,角传动比在0.72~0.75波动,最小传动角为64.3°。     

四轴车辆全轮转向的最小转向半径模式研究

通过调整双前桥转向传动机构以适应四轴车辆的全轮转向,研究得出转向中心线由3、4桥中心移至2、3桥中间且靠近3桥对车辆转向特性的影响可以忽略. 在双前桥转向的基础上,以降低轮胎磨损、减小转弯半径为目标设计了四轴车辆最小转弯半径模式的控制算法. 另外,为减小后两桥车轮向外滚出让驾驶员有摆尾感觉,在控制输出时加入了定延时. 仿真结果表明所设计的控制器提高了四轴车辆的机动性,并且有效地改善了摆尾现象.      

计及侧偏特性的转向系统分析和优化

通过对轮胎侧偏理论和轮胎受力的研究,分析了在转向过程中的载荷重新分配情况对轮胎侧偏特性的影响和侧偏角对车辆转向特性的影响,在用阿克曼理论设计时应该考虑前后桥侧偏特性的影响.针对国产220 t电动轮自卸车转向系统进行了优化,解决了该车转向性能设计和实际不一致,并且最小转弯半径减小了0.67 m.     

多轴机电复合分布式驱动车辆转向半径模式控制策略

基于对多轴轮式车辆的最小转向半径战技指标的要求,提出了一种适用于多轴机电复合分布式驱动车辆的最小转向半径控制系统,并详细介绍了该模式下的整车控制策略,当车辆以大前轮转角低速转向时,后两桥驱动电机产生“外正内负”的力矩辅助车辆转向从而减小最小转向半径.为验证系统性能,文中建立了包含车体纵向速度、侧向速度、横摆角速度及8个车轮旋转的11自由度整车动力学模型,并采用Gim轮胎模型表达了轮胎的非线性力学特性.虚拟样机仿真的结果表明,在该控制策略下,车辆的最小转向半径可减小10.31%,转向机动性能得到大幅度提高.      

大件运输车承载结构的优化设计

文章对某型500t大件运输车承载桥式结构进行了有限元分析,得到在不同载荷质量下主要承载结构的受力情况,通过对车辆施加模拟货物载荷的强度试验,测量了在不同载荷质量下主要承载结构的变形及应力情况,验证了有限元分析结果的正确性;综合有限元分析和静强度试验结果,对主要承载结构的薄弱位置进行了优化设计,以提高结构的可靠性。     

基于独立脉冲转向系统车辆稳定性控制

为了提高车辆操纵稳定性,本文集成独立转向和主动脉冲转向提出了一种主动后轮独立脉冲转向(ARIPS)控制策略,并对此进行理论分析和试验研究.通过建立ARIPS系统仿真动力学模型,研究此系统的运行对悬架性能的影响并分析不同转向脉冲控制参数对车辆稳定性的影响.依据仿真分析和频率分析方法确定最优脉冲参数.设计ARIPS控制器及脉冲转角分配模块,基于CarSim和Simulink进行联合仿真分析,验证ARIPS的控制性能.研制并安装主动脉冲转向系统,基于试验Lexus车辆进行整车试验研究,验证ARIPS系统的实用性.仿真和试验结果表明:验证了ARIPS系统的可行性和经济性,ARIPS控制能有效提高车辆的操纵稳定性,比主动后轮转向(ARS)和主动后轮脉冲转向(ARPS)具有更好的控制效果,对改进四轮转向(4WS)系统的性能提供了一个新的研究方向和试验基础.     

基于转矩矢量控制分布式电驱动客车操纵性改善方法

基于分布式电驱动系统,设计转矩矢量控制提高分布式驱动电动客车操纵性能。针对大客车转向时的载荷变化大,以及轮胎、悬架、转向系耦合特性强的特点,采用多项式描述前后轴等效侧向力和回正力矩与侧偏角关系,并设计质量估计算法在车轮垂向载荷变化时对侧偏刚度进行修正。考虑车辆非线性特性,定义车辆理想转向特性,并设计不同转角与车速下的直接横摆力矩控制前馈项。为提高控制器鲁棒性,采用抗积分饱和的滑模变结构控制算法设计直接横摆力矩控制反馈项。仿真和试验结果表明,施加操纵性改善控制后,车辆更接近中性转向,蛇行试验峰值转角平均值降低21%以上,操纵性能显著提升。     

基于ANSYS的某型号转向节结构优化

转向节是汽车转向系统的重要组成部分。其功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动实现汽车转向。汽车行驶状态中转向节承受着多变的冲击载荷，因此它的疲劳强度对车辆行驶的可靠性和安全性有重要影响。     

功能梯度材料V型缺口根部裂纹场强特性分析

为研究功能梯度材料V型缺口根部裂纹尖端附近的应力场强特性,讨论了指数型梯度材料的裂纹场强特点.以双边V型缺口试件为研究对象,建立试件的有限元分析模型.基于分层法分析静态载荷和阶跃冲击载荷下功能梯度材料V型缺口根部裂纹尖端的应力场强.研究结果表明:静载荷下,缺口根部裂纹前沿中面裂尖等效应力、位移及应力强度因子随着梯度参数β的增大而增大;应力强度因子K随张开角α的增大而减小,且在0°~60°之间减小缓慢,而在60°~90°之间减小程度明显,而在大于90°时随张开角α迅速减小.在冲击阶跃载荷下随着梯度参数β的增大,其动态应力强度因子值减小.     

车辆载荷作用下桩后黏性土主动土压力分析

针对现有设计规范进行桩后主动土压力计算时未考虑车辆载荷的动力效应对支护结构影响的问题,在平面滑裂面假定的基础上,结合拟动力学分析方法,考虑车辆动载荷作用下桩后土体受惯性力的影响,推导出车辆载荷作用下主动土压力的计算式,将主动土压力分为动土压力分量和静土压力分量。分析土体容重、桩-土外摩擦角对主动土压力的影响,以及水平振动加速度系数、内摩擦角、行车速度、车桩间距对动土压力的影响,对比分析不同黏聚力情况下的主动土压力分布规律。研究结果表明：桩后动土压力呈非线性分布;在车辆载荷作用下,一个振动周期内桩后主动土压力随滑动面倾角的增大和时间的持续先增大后减小;动土压力幅值随车桩间距的增大而减小,振动周期随车速的增大而增大。     

大客车转向机构摇臂轴的断裂分析

采用化学成分,宏观断口形貌,微观组织等方法对某大客车转向机构摇臂轴的断裂进行分析.结果表明:断裂的原因是未按图纸要求用材,更主要的是调质热处理不当,调质组织不是正常的回火索氏体组织,存在较多趋网状分布的铁素体组织,硬度偏低.此外,轴肩过渡圆弧加工质量欠佳和结构刚性突变,产生较大的应力集中,在交变弯曲载荷作用下,导致摇臂轴多源双向弯曲疲劳断裂.     

多轴轮毂电机驱动车辆的转向阻力特性

为研究多轴电动车辆的转向阻力特性,在考虑了轮胎负荷变化对轮胎侧偏刚度影响的基础上,建立了车辆3自由度动力学模型;提出了一种稳态转向工况下的转向阻力计算方法,推导了轮胎侧偏角和转向阻力矩的理论计算式.基于该模型,分析了转向阻力矩与转向输入量和车速的关系及理论约束边界,比较了在相同质量与等效履带接地长度条件下轮胎式与履带式车辆的转向阻力矩,讨论了轮胎侧偏角对轮胎力分配的影响,并通过ADAMS软件对计算结果进行了验证.结果表明,相同参数条件下,多轮驱动车辆的转向阻力矩大于履带式车辆的阻力矩,计算模型可为转向控制策略提供理论参考.     

载货汽车多侧翻指标关联性分析与实用化表征方法研究

以优化载货汽车实用化侧翻预警指标表征方法为目的,针对3种侧翻指标(侧向加速度、侧倾角、横向载荷转移率)展开理论关联性分析和动力学仿真试验验证。基于简化的车辆侧倾动力学模型,推导3种侧翻指标关联模型,在Matlab/Simulink中建立基于某轻型载货汽车实际参数的非线性多自由度动力学模型,设置车速与转向角独立变化的2组阶跃转向工况,研究车辆侧翻指标定量关联性及实用化表征方法。通过最终稳定点的分布拟合得到侧倾角和横向载荷转移率与侧向加速度之间的线性数值化模型,进而验证了提出利用侧向加速度间接表征侧倾角和横向载荷转移率的实用化侧翻预警指标表征方法。结果表明:随着方向盘转角和车速的提高,侧倾角和横向载荷转移率与侧向加速度在整个仿真过程中能够快速趋于稳态。通过此法计算出的车辆侧倾角和横向载荷转移率,为后续车辆侧翻预警控制系统的设计提供了良好的指标基础。     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

通过两根简支梁的试验,研究了碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯性能.试验结果表明,经碳纤维布加固后的钢筋混凝土梁的开裂载荷、极限载荷和刚度均有不同程度的提高,裂缝宽度明显减小.另外,针对试验中加固梁破坏时碳纤维强度并未完全发挥这一现象,提出在实际加固应用中应考虑适当的碳纤维强度利用系数.     

集中载荷高速履带车辆稳态转向模型分析

基于履带车辆接地压力分布复杂,模型计算精度不够准确等问题,考虑履带车辆的滑移和滑转,以及离心力作用,分析集中载荷接地压力分布特点并建立剪切模型。分析不同转向速度和不同相对转向半径下履带车辆稳态转向过程各性能参数变化趋势。最后将转向试验数据与计算结果进行对比验证。     

发动机主轴承EHD分析研究

建立了主轴承EHD(弹性流体动力润滑)的有限元仿真模型,基于有限元法与有限差分法对不同转速下主轴承润滑特性进行了仿真,研究了不同转速下内燃机主轴承EHD载荷、弯矩、油膜厚度、油膜压力、摩擦功耗以及机油流量的变化规律。研究结果表明：随着转速的升高,最大载荷下降,平均载荷上升,最小油膜厚度值增加,油膜压力减小,液动摩擦功耗逐升高,粗糙接触摩擦功耗减小,机油流量增加。     

基于主动前轮转向控制的汽车侧风稳定性研究

文章针对高速汽车在侧风环境下的气动稳定性问题,建立汽车空气动力学与汽车多体动力学的动态双向耦合分析模型;考虑线性二次型调节器(linear quadratic regulator, LQR)的主动前轮转向控制对高速车辆侧风稳定性的影响,并采用定方向盘转角验证主动前轮转向模型的鲁棒性;对比分析某轿车在有、无主动前轮转向控制下的运动与流场特性。研究结果表明,在侧风作用下,有、无主动前轮转向控制的车辆最大侧向位移分别为0.13 m和1.98 m,最大横摆角分别为0.41°和-2.33°,其中最大侧向位移减小了93%,最大横摆角减小了82%,因此采用主动前轮转向控制可以明显改善汽车的侧风稳定性。     

高等级路面上的车辆动载荷

为研究重型运输车辆对高等级路面作用的动荷载,建立1/2车辆动力学模型,研究了路面不平度、车辆速度、轴重和胎压等因素对车辆动载荷的影响。研究结果表明:车辆动载系数随着路面不平度、车辆速度和胎压的增加而增加,随着轴重的增加而减小;车辆动载荷随着各个参数的增加而增加;标准载荷下,A级路面动载系数为1.12~1.19,B级路面动载系数为1.23~1.38,C级路面动载系数为1.48~1.76,D级路面动载系数为2.00~2.52。