在车辆制动系统中制动器的优劣直接决定了制动系统的性能优劣.为了配合新型磁流变制动器的研制,研发了专用测量分析磁流变制动器性能的试验台.试验台整体分为测量模块和施加负载模块,其中测量模块是在虚拟软件LabVIEW平台上开发,它包括转速转矩传感器和数据采集卡以及虚拟仪器.最后,通过一系列试验证明该试验台能够完成对磁流变制动器的综合性能测试分析,验证了试验台设计的合理性和可行性.

热运动对纳米级磁流变液系统的颗粒团聚行为和宏观流变特性扰动影响不可忽视.为研究施加外磁场后系统微结构与热运动间的关系,探讨在不同颗粒粒径情况下热运动能量在系统总能量中的占比.采用CCD设计方法,分析Monte Carlo仿真获取的颗粒位形信息,生成关于外磁场磁感应强度、颗粒粒径和体积分数的系统热耦合系数<λ>回归模型;成链团聚的临界颗粒粒径计算值比文献经验值高出约23%,证实在考虑系统内多因素的综合影响下,纳米级磁流变液具有更严格的流变现象临界发生条件.

为降低采用标准孤立链理论模型计算高体积分数磁流变液流变剪应力时的计算误差,提出一种通过距离权重系数评价磁链间相互作用的流变模型.编写Monte Carlo仿真程序计算颗粒位置与磁矩方向矢量、同时输出与系统颗粒间距有关的距离权重系数.按标准和距离权重这两种链结构模型计算磁流变液剪切应力数值,并和4种磁流变液(30.58%~44.79%)的流变仪剪应力测试数据进行比较,结果显示,权重模型在磁场全范围内具有更高的计算精度,并且和流变试验实际结果基本符合,证实了磁链微观结构间的相互作用力是影响磁流变液流变特性的主要因素之一.

提出了一种新的基于预测控制的转矩优化控制方法,以协调控制紧急制动工况下的四轮轮毂电动汽车复合制动(液压制动和再生制动)系统.其转矩优化控制器可快速地跟踪车辆在不同路面附着条件下的最佳滑移率稳定区域;同时,在控制目标函数中加入能量回收趋势优化项,用于能量回收目标的快速动态调整,通过调节优化目标函数权值的大小,实现制动安全的同时提高车辆的能量回收能力.在Carsim中建立了车辆模型并和Simulink运行环境进行了联合仿真,验证了提出的转矩优化方法的有效性.

提出一种能够实现两维移动和两维转动的四自由度并联机构,该机构包含3条UPS型驱动分支和1条UPR型驱动分支.建立了该并联机构的三维模型及位置反解方程,利用虚设机构法求出机构一阶和二阶影响系数矩阵,并推导了速度和加速度表达式.利用Jacobian矩阵条件数对机构进行全域性能指标分析,得到机构尺寸变化对性能的影响趋势,以及所给尺寸范围内速度、加速度性能较好的尺寸.数值算例验证了性能指标分析的正确性,为机构优化设计提供了理论依据.

针对航空航天设备中的重要零件-圆柱式开双槽电连接器建立了接触计算模型,推导了接触件间的摩擦力与插针插入量之间的数学关系.运用SOLIDWORKS软件实现了38999系列22＊通用接触件参数化建模,利用ABAQUS有限元分析软件进行了接触性能仿真分析,得到了以插拔力为考核指标的插孔端部的最佳收口量为0.66mm.又对插孔结构进行了参数灵敏度分析,利用模糊综合评价法确定了插孔结构的最优参数,即插孔簧片长度为3mm、开槽宽度为0.43mm和插孔端部收口量为0.67mm,此时接触件的接触性能最佳.

为实现塔式起重机臂架布局和尺寸的优化,提出了桁架结构拓扑及尺寸两阶段优化设计方法.第一阶段先建立臂架的周期性板梁拓扑优化模型,使用周期性SKO方法对腹板进行连续体拓扑优化,得到优化的腹板拓扑构型,并通过提取主应力路径将优化的腹板拓扑结构转化为离散的腹杆布局;第二阶段以臂架腹杆截面半径为设计变量,臂架柔度为目标函数,材料体积为约束条件建立优化模型,基于Lagrange乘子法和库恩塔克条件推导腹杆截面尺寸优化迭代准则,基于欧拉公式推导了腹杆稳定性约束条件以保证尺寸优化过程中臂架稳定性.数值分析结果表明,该优化方法能有效地减轻臂架结构质量,提高臂架的刚度,减少变形并降低结构应力水平.

针对旋转叶片与机匣的碰摩故障,以弹性叶片和柔性机匣作为研究对象,基于弹性协调相容条件推导新的旋转叶片与柔性机匣碰摩力模型.基于材料力学理论,考虑叶片旋转效应,如离心刚化和旋转软化,以及碰摩软化的影响,计算了叶片的准静态弯曲变形.采用带有弹簧支承的柔性环来模拟机匣,其位移由整体位移和局部柔性位移组成.根据能量守恒原理,建立柔性环的位移方程,并对其进行离散处理,得到机匣的结构刚度,进而求得机匣局部柔性位移.与文献和实验结果的对比验证了本文碰摩模型的准确性.

针对非线性悬架系统,基于多目标布谷优化和路面识别算法,研究不同路面等级下悬架非线性系统特性,实现根据路面等级调整控制参数的目的.首先建立四分之一车辆模型,选取电流为优化变量,簧载质量加速度和轮胎动行程为优化目标;然后利用布谷优化算法求取不同路面下悬架最优参数,并利用路面识别方法得到当前路面等级,结合悬架性能需求实现悬架在不同路面下自适应调节.仿真结果表明1)控制算法可根据不同路面情况自适应调整悬架参数,提高系统性能;2)相比于传统粒子群优化方法(PSO),基于布谷优化算法得到的控制电流能提供更为理想的悬架系统性能.

基于电磁-温度场耦合方法,分析了盘式永磁驱动器的温度场.基于电磁场解析计算建立了盘式永磁驱动器的电磁场解析模型,推导了涡流损耗公式.计算了热阻和散热系数,并以涡流损耗为热源,建立了盘式永磁驱动器等效热网络模型.预测随负载变化时盘式永磁驱动器的涡流损耗和铜盘温度的变化.解析结果与有限元结果比较表明基于电磁-温度场耦合方法所建立的电磁场解析模型和温度场解析模型能快速、准确地预测涡流损耗和铜盘温度.