微型电动汽车悬架系统设计与平顺性分析

为了开发一款微型纯电动汽车,针对其乘坐舒适、安全可靠的设计要求,分析了悬架系统设计参数并完成了初步设计。为了保证汽车有良好的操纵稳定性,基于Adams/Insight对设计的麦弗逊悬架进行了前轮定位参数优化。在3种极限工况下,对设计的扭转梁悬架模型进行有限元强度分析,以验证其可靠性。为评估整车的平顺性,在随机沥青路面上进行仿真,并经过功率谱密度变换和频率加权得到了3个轴向的加权加速度均方根值。结果表明:优化后的前轮定位参数随车轮跳动有着良好的变化特性;设计的扭转梁悬架满足强度要求;设计的悬架系统使汽车具有良好的平顺性。     

FSAE赛车双横臂悬架系统设计

根据FSAE大赛规则,采用设定基准目标的方法确定整车的轴距、前后轮距、质心位置等重要参数,完成双横臂悬架主要参数、悬架导向机构的设计。利用CATIA对悬架各部分零件进行三维建模和装配,运用ANSYA对前悬立柱、摇臂进行强度校核。分析结果显示:设计的零件满足材料的强度要求。装配完成后的赛车实际运行结果表明:设计出的双横臂悬架系统具有较好的平顺性,设计方法合理,可为车辆悬架系统的理论计算和轻量化设计提供参考。     

一种架空轨道穿梭车的参数优化与仿真分析

研究了一种架空轨道穿梭车,可用于多种工业场合的物料运输。为了提高穿梭车的工作效率,减小轨道垂向不平顺引起的车身垂向振动,基于H2优化确定了悬架的最优参数,使车身垂向振动的能量最小。为验证悬架参数的合理性,分别对1/4车模型和整车模型进行仿真。对1/4车模型进行数值仿真,仿真结果验证了参数的合理性。基于Simpack建立了整车的多体动力学模型,利用根轨迹法计算了整车模型在美国六级轨道谱下失稳的临界速度,仿真结果满足设计要求,再次验证了参数的合理性。     

基于灵敏度分析及改进遗传算法的悬架运动学仿真优化

针对某电动三厢轿车的麦弗逊式前悬架,在悬架KC仿真试验中出现的车轮跳动转向梯度偏大易造成不足转向度过大、车轮跳动外倾梯度过大易造成轮胎磨损的悬架运动学问题进行优化。优化策略为:首先采用灵敏度分析确定优化变量,即通过试验设计方法对设计变量及响应函数进行迭代计算,通过响应面法对数据进行数学回归分析,从而确定设计变量的灵敏度,进而确定优化变量;然后基于改进的遗传算法(NSGA-II),即在传统NSGA-II算法中加入了精英保持策略,对确定出来的优化变量进行多目标优化。优化结果表明,该方法去除了相关度较小的设计变量,提高了算法精度,缩短了计算时间。     

提取悬架连接点载荷的等效模型提载法

提出了一种基于有限元分析软件Abaqus的悬架连接点载荷提取方法,即等效模型提载法。以四连杆悬架为例,建立了基于Abaqus的悬架完整模型及等效模型,分析了建立等效模型的依据,建立了基于多体动力学分析软件Adams的悬架模型。分别提取出各模型在典型工况下的硬点载荷进行对比,发现等效模型与完整模型的载荷值十分接近,验证了悬架等效模型提载法的准确性,并简要讨论了各模型之间载荷值差异的原因。该悬架等效模型提载法简单快速,对缩短悬架的开发周期具有重要意义。     

数控玻璃雕刻机上Mark点视觉定位系统的设计与实现

针对手机电容屏生产工艺,即先丝印后根据其中的Mark点来定位再加工外形,在原有数控玻璃雕刻机的基础上设计了Mark点视觉定位系统。提供了视觉定位与CNC运动控制结合的方案,使用视觉定位来设置CNC加工的工件零点和路径偏转角。视觉定位算法上,采用模板匹配来识别Mark和粗定位,用霍夫变换来分类Mark的边缘点集,再用最小二乘法精确拟合边缘方程,进而计算得到最终的Mark点位置。该定位系统已应用于实际生产中,时间和精度都基本满足生产工艺要求。     

汽车悬架对行驶平顺性的影响

建立了二自由度1/4汽车悬架物理模型,针对该模型建立了振动微分方程和传递函数。使用MATLAB/simulink模块绘制了模型的Nyquist图和Bode图,分析了模型的动态特性。对汽车行驶过程中的振动原因做了分析。运用ADAMS软件分析了悬架的固有特性,得到了悬架对确定输入和随机输入的响应结果。得出悬架的各种参数、路面等级和汽车行驶速度对汽车行驶平顺性的影响。     

基于线性回归和遗传算法的既有铁路纵断面拟合探讨

基于最小二乘原理对既有线纵断面进行回归分析,提出变坡点渐进识别方法输出可能变坡点的里程集合,以此为基础对连续纵坡段和竖圆曲线段逐一进行计算。充分考虑抬、落道量、最小坡段长度、竖缓(岔)重叠、最大坡度值、最大坡度代数差等约束,以最小化线路的抬、落道绝对值为拟合目标,建立既有铁路纵断面拟合数学规划模型,并针对问题特征设计遗传算法求解模型。通过实例分析了优化算法与人工拟合结果的差异,优化算法拟合结果符合设计规范,抬、落道量比人工拟合结果减少了8.7%,表明本文的拟合方法具有较好的工程适用价值。     

双横臂空气悬架主动外倾和前束的应用仿真研究

设计了一种自适应控制外倾角和前束角的双横臂悬架,通过2个伸缩臂与执行器动态地改变车轮的外倾角和前束角度数,以提供最佳的牵引力和操纵性,同时改善轮胎磨损情况。根据传感器的外倾角和前束角信号触发执行器——伺服电机,伸缩臂由执行器以闭环反馈的方式通过独立的PID控制器驱动。以某城市公交车双横臂空气悬架为例,在UG中对1/2双横臂空气悬架三维模型进行建模,并利用Matlab进行仿真分析。结果表明:采用闭环反馈PID控制外倾角的主动悬架的外倾角变化范围为-0. 56°～0. 93°,被动悬架为-1. 38°～2. 16°,约减幅56. 9%。采用闭环反馈PID控制前束角的主动悬架的前束角变化范围为-0. 98°～0°,被动悬架为-1. 94°～0°,约减幅48. 5%。通过仿真验证了该设计可提供最佳牵引力和操纵性的可行性和优越性,丰富了主动悬架发展的方向。     

小型回转点云的配准研究

针对回转半径较大的小型回转点云配准时其回转特征不明显问题,提出一种先利用最小二乘法计算出点云的拟合平面并将所有点投影到该平面上,再利用滚球算法计算该二维点云数据的边界,并对边界点云进行3次B样条拟合,最后根据B样条曲线的变化特点,找出特征点,并利用特征点进行配准。对于回转半径较大且尺寸较小的回转点云,由 于其回转特性不是非常明显,因此完全依靠其回转特性进行配准,会有一定的难度,所以需要利用其他一些特征进行配准。最后通过三坐标扫描仪获取物体的外表面形状数据,然后进行配合验证,结果表明可以准确获取特征点。该方法可以有效地对小型点云进行配准。     

利用动响应进行结构修改的一种方法

根据根据动响应对设计参数变化的灵敏度,确定结构修改的设计参数,由超出规范要求的动响应部分,求得设计参烽的修改量,使得修改后结构的动力响应满足规范要求。算例表明,本文提出的修改的修改方法可以满足工程精度的要求。     

等离子去板坯毛刺机器人机构设计与研究

针对钢铁行业现有板坯毛刺去除方法(如刮刀式去除法和锤刀式去除法)无法满足去毛刺质效的需要,提出了一种专用机器人等离子去板坯毛刺的新方法,为此正向设计了一种5自由度专用机器人本体,并对其进行研究。首先根据连铸工况及生产线布置确定机器人总体设计方案;然后对该机器人各关节传动方案进行选择,并用SolidWorks对相关结构进行设计,使用相关选型方法对各关节电机及减速器进行计算选型;最后利用ADAMS动力学仿真软件对机器人进行运动轨迹仿真。仿真结果表明:所设计机器人机构以及电机和减速器的选型是合理的,满足设计要求。     

基于ANSYS的变截面悬臂梁形状优化设计

为了以最少的原材料满足结构强度、刚度要求,利用大型有限元分析软件ANSYS对一个变截面悬臂梁进行了优化设计,得到了体积、最大挠度和最大应力等计算结果,通过分析比较有限元计算结果与理论结果,验证了有限元计算结果的正确性,并比较了两种优化设计方案之间的变化,为改善产品形状最优化设计提供了参考。     

基于6 UPU型平台的动感座椅运动分析与轨迹规划

针对娱乐场所的动感座椅由于结构限制不能模拟太复杂场景的情况,课题组提出以6 UPU型Stewart平台作为底座,设计了一种动感座椅。对该机构进行运动学和动力学分析并搭建数学模型。以应用为背景给动平台规划了一条复杂的运动轨迹,并将轨迹离散成一连串的轨迹点。基于ADAMS软件搭建了虚拟样机,将轨迹点导入ADAMS中运行,验证该设计的可行性。仿真结果表明该设计空间上更为灵活,可以用于模拟电影中复杂的情景。     

应用无迹卡尔曼滤波算法的车辆侧倾稳定性控制

考虑轮胎的非线性,建立了9自由度动力学车辆模型,并在Matlab/Simulink中建立了仿真模型。针对车身侧倾角及其角速度难以测量的问题,以侧向加速度、4个车轮的垂直加速度、4个轮胎的变形、4个悬架动挠度和横摆角速度等14个状态量作为量测变量,运用无迹卡尔曼滤波算法,设计了基于车辆动力学模型及运动学关系相结合的车身侧倾角及其角速度观测器。仿真结果表明:车身侧倾角及其角速度的理论值和估计值较为吻合。针对车辆转向侧倾过大的问题,基于滑模变结构控制理论和车身侧倾角及其角速度估计值,设计了主动侧倾控制器,并在Matlab/Simulink中进行了仿真。仿真结果验证了主动侧倾控制器的有效性。     

基于装配机械弹性车轮的车辆平顺性的油气悬架优化研究

为优化装配大径向刚度机械弹性车轮的越野车行驶平顺性,使用一种装配单筒式油气弹簧的悬架,并利用量子遗传算法对其参数进行优化。在Matlab中首先建立了数学模型描述单筒式油气弹簧的刚度与阻尼特性,探讨了油气弹簧各参数对其性能的影响,并从中选取目标参数。之后建立了包含机械弹性车轮的4自由度半车模型,确定平顺性评价指标,使用量子遗传算法在C级路面白噪声输入下对其进行优化,通过多次计算进行对比,并在不同环境下验证了优化效果。结果表明:量子遗传算法能有效逼近最优值,算法具有较好的稳定性,优化后越野车的平顺性得到了提高。     

某工程车轴箱结构优化及强度分析

针对某工程车转向架新设计的轴箱存在诸多理论设计缺陷的问题,对其进行结构优化。依据EN 13749:2005《铁路应用转向架构架结构要求的规定方法》,计算了结构优化后轴箱在超常工况、运营工况及起吊工况所受载荷,并对其进行有限元计算。计算结果表明:轴箱满足超常工况、运营工况及起吊工况的强度要求;运营工况时,轴箱应力较大位置处节点的应力计算结果仍在Goodman-Smith疲劳极限包络线内,轴箱疲劳强度满足设计要求。     

武器系统费用估算的参数法研究

提出了武器系统费用估算中参数法的形式化研究方法,对参数模型的建立、目标函数的建立以及优化参数的求取进行分析.考虑到模型对样本数据的适应能力,采用径向基神经网络建立参数模型;针对模型的拟合精度和推广能力之间的矛盾以及两者的要求,提出建立一种折中的目标函数;针对目标函数的参数较多、形式较为复杂的特点,采用粒子群优化算法计算得到模型的优化参数,最后通过实例加以分析验证.理论研究和计算分析表明,该方法从本质上解决了参数法的模型建立、参数优化等问题,既可以对新参数模型的建立在理论上提供指导,也可以在实践中推广应用,通用性较好.     

袜子配对柔性抓取机构研究

针对袜子包装中配对工艺往往依靠人工,导致人力资源浪费,物流成本高的问题,提出了新的机械结构满足柔性 物的抓取,实现自动配对。根据现有柔性物抓取机构形式,设计了针对袜子特性的抓取机构,利用推杆推动柔性板使其 弯曲进行抓持,建立了柔性板的弯曲量与受力关系数学模型;提出了采用变截面柔性板取代原柔性板,通过理论分析有 关参数对柔性板偏移量的影响,确定参数并分析变截面板所受应力。设计的新型纺织物抓取机构满足设计要求,从而改 善纺织业现状,提高包装效率。     

应用模态应变能原理的机械弹性车轮损伤识别

车轮损伤识别对机械弹性车轮使用安全至关重要。根据车轮工作原理与结构特征,建立了车轮的非线性有限元模型,利用模态分析有限元方法计算了无损伤车轮的固有频率;结合模态试验验证了模型的准确性。通过有限元分析和试验对弹性环的危险区域进行了分析。采用刚度退化模型模拟弹性环的局部损伤,利用单元集损伤变量对机械弹性车轮内部弹性环的不同位置、不同损伤状态进行了识别。研究结果表明:应用模态应变能原理可识别出车轮内部弹性环的损伤,且识别方法准确有效,为车轮的健康状态检测和故障诊断提供了参考。