基于振动能耗散的间隔阻尼层合支重轮参数优化

针对间隔阻尼层合支重轮参数经验选取的不足,本文考虑了阻尼层合结构振动能耗散量对支重轮缓冲效果的影响,对其参数进行优化。建立了间隔阻尼层合支重轮振动能耗散模型;采用ANSYS参数化语言,以振动能耗散最大为目标,在常用工况下对其各层厚度、间隔角度进行优化,并在极端工况下验证了优化后支重轮的力学特性。结果表明,优化后支重轮的应力、应变在合理范围内,其振动能耗散量相对优化前提高了83%。本文的优化结果可为阻尼材料在支重轮中的应用提供参考。     

车辆钢板弹簧悬架系统减振器最佳阻尼匹配

阻尼匹配是制约钢板弹簧悬架系统减振器设计的关键问题。根据1/4车辆二自由度行驶振动模型,利用随机振动理论,建立了悬架系统最优阻尼比及悬架动挠度和振动速度均方根值数学模型。在此基础上,通过分析、处理钢板弹簧加载-卸载试验所测得的载荷及变形数组数据,建立了在实际行驶工况下的钢板弹簧等效阻尼数学模型;根据悬架系统最优阻尼比及钢板弹簧的等效阻尼,得到了所需匹配减振器在悬架系统中应承担的最佳阻尼比;利用平安比及双向比,建立了钢板弹簧悬架系统最佳阻尼匹配减振器的速度特性,并通过仿真分析和实车行驶平顺性试验验证了钢板弹簧悬架系统减振器最佳阻尼匹配设计方法的正确性及有效性,利用该设计方法匹配减振器后的车身垂直振动加速度均方根值与传统经验法相比降低了6.72%,能够有效改善车辆的乘坐舒适性。该研究可为钢板弹簧悬架系统减振器的设计提供参考。     

大型履带行走装置支重轮和履带板接触分析

为研究大型履带支重轮与履带板间接触问题,基于赫兹接触理论建立了支重轮履带板的接触分析数学模型,并通过ABAQUS建立的支重轮履带板非线性接触有限元模型进行验证。在此基础上,应用所建立的数学模型探讨了载荷、几何参数对最大接触压力及接触椭圆的影响。结果表明:接触区域影响范围很小;最大接触压力在接触区域中心,并随着载荷、两接触面曲率变化呈非线性变化;接触椭圆随各曲率变化而变化,但椭圆离心率不随载荷变化。该研究可为大型履带支重轮和履带板设计提供参考。     

轮式车辆传动系动态阻尼的研究

研究了车辆传动系配合件润滑状态及摩擦系数的变化规律,推导出配合件摩擦扭矩及轴系内摩擦阻尼力矩的计算公式。得出传动系配合件摩擦扭矩和轴系内滞阻尼力矩的增加,对动力传动系自激振动起到了控制环节作用的结论。     

车辆被动天棚阻尼悬架系统台架试验

为进一步改善悬架系统的隔振性能,开发了被动悬架系统,将理想天棚阻尼的被动实现方法应用于车辆悬架系统。基于"惯容.弹簧.阻尼"机械系统,构造被动天棚阻尼悬架系统,研制被动天棚阻尼悬架试验样机,将2级串联型的被动天棚阻尼悬架"对折",安装于试验用裸车的后部,替换原被动悬架,在四通道轮胎耦合道路模拟机上,对整车进行台架试验。试验结果表明:与传统被动悬架车辆相比,在1~3 Hz频率范围内,被动天棚阻尼悬架车辆左后车身加速度增益下降了37.5%,车辆质心垂直加速度均方根值下降12%左右,改善了车辆的低频频响特性,提高了车辆的乘坐舒适性。试验结果同时也验证了理想天棚阻尼被动实现方法的正确性和可行性。该研究为含惯容器的新型被动悬架系统的设计与完善提供参考。     

Mckibben型气动人工肌肉缓冲座椅减振特性分析

Mckibben型气动人工肌肉作为一种新型仿生气动执行元件,其力学特性与生物肌肉相似。以Mckibben型气动人工肌肉为履带式工程车辆座椅的缓冲执行器,建立起座椅缓冲减振模型;运用Simulink软件,并采用模糊PID控制对座椅的减振特性进行仿真。结果表明,在选定的4种工况下,Mckibben型气动肌肉缓冲座椅较传统座椅的垂直加速度和位移均有效减小,其缓冲减振效果明显。研究结果可为气动人工肌肉型缓冲座椅的研发提供参考。     

车厢壁面振动对其内部声场的影响度分析与阻尼降噪

减小车厢壁面振动是降低车厢内固体声最直接的方法。由于车厢壁面不同部位对其内部声场的影响不仅与该部位振动幅值有关,而且还与振动相位、振动部位与声场中观测点之间相对位置等有关,因此应选择和优先控制对内部声场影响较大部位的振动才能取得良好的降噪效果。根据Helmholz方程和Green定理建立了车厢内部声场与边界(即车厢壁面)条件的关系,将边界进行离散,提出了衡量边界单元对车厢内噪声影响程度的指标——影响度,并试用阻尼减振方法,对以正影响度为主的壁面粘贴阻尼材料,使耳旁噪声降低了2.2dB(A)     

农业机械管状过渡阻尼结构参数分析及优化

为解决农业机械受振动冲击剧烈的问题,针对其上存有的大量管状结构,在传统约束阻尼结构基础上,引入"过渡层"设计概念,提出一种管状过渡阻尼结构。过渡层的弹性模量须介于金属材料与黏弹阻尼材料之间,在振动时,过渡层类似于杠杆的放大作用,可增大阻尼层剪切变形,从而提高整个结构的能量耗散能力。结构损耗因子作为评价机械结构减振性能的重要指标,基于应变能法,建立了其数学模型;研究了过渡层参数行为对结构损耗因子的影响规律,结果表明,实际选用时,过渡层弹性模量及厚度的选择相对密度的选取更为重要。采用ANSYS子问题逼近法,对管状过渡阻尼结构的参量进行了优化,优化后结构的前4阶结构损耗因子较优化前均有了不同程度的增加,其中1阶损耗因子提高了34.19%,2阶提高了12.11%,3阶提高了22.39%,4阶提高了12.70%;为进一步验证优化结果,该文对光管、优化前及优化后的管状过渡阻尼结构进行了谐响应分析,由分析结果可知,过渡阻尼处理能够有效降低结构的振动幅值,且优化后结构减振效果更佳。该研究可为中国农业机械用高品质减振结构的研发提供参考。     

轮式车辆轮胎动态参数对传动系扭转振动影响的分析

建立了动态变参数轮胎模型。测量了轮胎的切向动态刚度和阻尼,回归出轮胎切向动态阻尼半经验公式。得出了随着轮胎滚动速度的增加,轮胎的切向动态刚度和阻尼逐渐减小的结论。分析了轮胎的动态阻尼对传动系扭转振动的影响。     

车身高度与可调阻尼集成控制系统

为改善车辆的整车减振性能,建立了车辆8自由度整车数学模型,提出了车辆车身高度与阻尼集成控制的理论分析及计算方法,并设计了可调阻尼减振器及车辆空气悬架集成控制系统。在仿真计算基础上,进行了实车道路试验,分析了车辆集成控制的电控空气悬架及其控制系统对整车动态特性的影响,计算和试验结果基本吻合,实现了车身高度与可调阻尼减振器集成控制的空气悬架与整车的良好匹配,提升了车辆的综合性能。该研究验证了集成控制策略的有效性,同时为电控空气悬架系统研究奠定了基础。     

考虑机电耦合的电动轮系统纵向振动特性建模及验证

为了研究机电耦合对电动轮系统的纵向振动特性的影响,该文首先建立了电动轮纵扭耦合动力学模型,基于该模型分析了考虑机电耦合前后电动轮系统模态特征的变化,并通过轮毂电机驱动电动轮系统的振动特性试验,验证了该动力学解析模型的准确性;其次分析了机电耦合对电动轮系统纵向振动的影响,指出转矩波动引起定转子发生相对运动,导致电机发生偏心,从而产生不平衡磁拉力。不平衡磁拉力的作用导致非簧载部分纵向振动出现不同程度的恶化,当轴承刚度为12.5 MN/m时,在定子纵向平移模态频率下电机的定转子、轮胎纵向振动加速度分别恶化113.35%、105.69%、27.15%,影响其使用寿命和结构安全,而对于簧载部分纵向振动的影响较小。     

农用车底盘偏置转向轴驱动轮运动与动力特性试验

为研究农用柔性底盘偏置转向轴驱动轮的运动与动力特性,设计了基于偏置转向结构的实验台。该实验台是一种水平转盘式的电动驱动轮性能测试试验台,且转盘的回转轴与偏置转向轴同轴,通过对电动轮及其车叉的试验分析来获取驱动轮的动力与运动参数。利用MATLAB/SIMULINK建立试验台模型并模拟了试验过程;试制了试验台并应用Visual Basic开发了试验台记录软件。在额定转速下进行了不同加载量的性能试验并与模拟结果进行了比较。试验结果表明:加载不同载荷时,电动轮达到稳定转速平均时间稳定为0.667 s;承载载荷500 N时的转向力为77.24 N,且偏置轴转向力与载荷呈线性关系,验证了实验台的可行性及模型的有效性。该研究可为偏置转向轴驱动轮的转向及参数优化提供参考。     

Modification of the Mehlich Lime Buffer Test

Routine use of the Shoemaker, McLean, and Pratt (SMP) lime buffer method resulted in chronic problems with electrode reference junction degradation, stability of readings relative to contact time, and generation of hazardous waste. During method recalibration, the Mehlich buffer was chosen for parallel evaluation with SMP, with the goal of improving method performance and eliminating of hazardous waste. The Mehlich buffer was modified by substituting calcium (Ca) for barium (Ba). The modified Mehlich (MM) buffer was found to be identical to the original with respect to buffering power and linearity over an extended pH range of 3.0–6.6. Seven agronomic soils were incubated with eight rates of calcium carbonate for 90 days. Regression analysis was performed to predict lime requirement (LR) to several target pH levels, based on pH measured in each buffer alone or in both water and buffer. Slightly better predictability was obtained using multiple regressions, with R²>0.95 in all cases. Significant but minor differences occurred between the newly calibrated buffers in extended comparisons. The MM buffer was superior to the SMP during routine usage, with fewer adverse effects on electrodes and the elimination of hazardous waste.     

沙地刚性轮构型仿生设计及牵引性能数值分析

为了提高车轮牵引性能,改善车辆在松散沙土介质环境的通过能力,该文以善于沙地奔跑的鸵鸟足部关键部位—足趾甲为仿生原型,通过仿生优化轮刺结构,设计出具有高牵引性能的仿生轮刺式沙地刚性轮,并以一种模拟月壤作为试验松散沙土介质材料,采用离散元软件PFC2D?的内置语言FISH和相关命令,建立了适用于非规则结构刚性轮的轮壤相互作用动态模拟系统,并获得试验验证。通过仿生轮刺式刚性轮与模拟月壤相互作用离散元模拟,并与矩形轮刺式刚性轮模拟结果对照,从轮下模拟月壤颗粒细观运动、接触力场、速度场以及车轮挂钩牵引力角度,验证了仿生轮刺式刚性轮具有优越的牵引性能,在车轮滑转率50%的稳定运行状态下,仿生轮刺式刚性轮的牵引性能可提高5.2%左右。该研究为提高刚性轮在松散沙土介质环境中的牵引性能提供了全新设计和研究手段。     

机械弹性车轮提高轮胎耐磨性和抓地性分析

为提高轮胎接地性能,对新型机械弹性车轮垂直静态接地特性进行了研究。通过对车轮结构和承载方式进行分析,分别建立了基于Timoshenko圆形梁的车轮外圈弹性圆环模型和基于连续辐板的铰链组模型,并通过非线性有限元法和试验进行了验证。根据所建立的非线性有限元模型对机械弹性车轮和子午线充气轮胎的接地特性进行了对比研究,结果表明机械弹性车轮通过悬毂式承载控制车轮外圈变形,没有胎肩处的应力集中。在载荷为5 000 N时,机械弹性车轮和充气轮胎接地印迹中心0.14 m×0.265 m矩形区域内的接地压力偏度值分别为0.424和0.536 MPa。机械弹性车轮有效降低了接地压力偏度值,改善了轮胎接地的均匀性,提高了车轮耐磨损性能和抓地性能,研究为车轮性能优化提供了参考。     

Evaluation of Modified Mehlich and Sikora Buffer Methods as an Alternative to Modified Woodruff Buffer in Determining Lime Requirement for Missouri Soils

The modified Woodruff buffer (MWB) test is used to determine lime requirement (LR) for Missouri soils. Though this method is proven to work for Missouri soils, it uses p-nitrophenol, which is a hazardous substance. Soil-testing laboratories are under increasing pressure to reduce hazardous wastes, which must be collected and disposed of following U.S. Environmental Protection Agency protocols. The goal of this study was to evaluate the modified Mehlich buffer (MMB) and the Sikora buffer (SB) as alternatives to the MWB in determining the LR for Missouri soils. Thirty soils were collected from major agricultural areas in Missouri, treated with calcium carbonate (CaCO₃), and incubated for 90 days. Soil pH_s [0.01 M calcium chloride (CaCl₂) 1:1] was regressed against CaCO₃ rate, and the actual LR was estimated for each soil to raise the soil pH_s to target levels of 5.8, 6.3, and 6.8. The MWB, MMB, and SB pHs were regressed against the actual LR for all 30 soils to evaluate the effectiveness of each test for estimating the LR. The MMB and SBs were found to be as good as or better than MWB in predicting LR in Missouri soils. Both buffers (MMB and SB) were found to be equally effective in generating accurate estimates of the LR to raise soils to pH_S 5.8, 6.3, and 6.8 (for pH values 5.8: R² = 0.76, 0.82, 0.81; for pH values 6.3: R² = 0.80, 0.88, 0.86; and pH values 6.8: R² = 0.77, 0.89, 0.87 for MWB, MMB, and SB, respectively). A test to evaluate the stability of the buffers over time indicated that MMB had the shortest bench life (about 21 days) when compared to the MWB and SB, thus making it less feasible for use by soil test laboratories. Based on performance and stability, SB is a better alternative than MWB for Missouri soils.     

农业设备嵌入式数据库缓存管理器的设计与实现

综述了嵌入式数据库缓存技术的发展现状,分析了目前较为常用的缓存替换算法,基于农业设备的嵌入式数据库这个特定应用领域,结合其特点提出了一种缓存块大小可变的缓冲管理结构和基于CLOCK替代策略的专用缓冲管理机制。详细阐述了该缓存管理器的设计思路和具体实现细节。