针对舰船操舵过程中舵叶与水动力之间存在强力位耦合的问题,本文设计出一种新型复式液压摆动缸转舵机构,该机构由内外两层转子组成,内层转子控制舵叶转角,外层转子进行力矩解耦。为减小复式液压摆动缸的质量和体积,本文提出一种基于协同进化的多目标遗传算法,算法包含两类种群,一类用于进化决策解,并评价罚因子,另一类用于调整罚因子,并指导第一类种群进化,两类种群通过信息交换,来指导自身的搜索,从而使整个系统协同进化,以此求解复式液压摆动缸各几何参数的数值,直至获得满意解。最后,将该算法得到的参数数据,在三维软件中完成建模,并利用有限元软件进行应力应变分析。结果表明,相较于传统遗传算法,协同进化多目标遗传算法得到的复式液压摆动缸的质量减少了约25.5%,其得到的几何参数数据更为合理。

针对油气悬架温度随工作时间升高,从而改变油气悬架自身特性的问题,以某型号油气悬架为研究对象,根据流体力学和热力学理论,建立油气悬架的数学模型,并利用Simulink进行仿真。分别在不同温度下进行油气悬架的台架试验,从而得到不同温度的油气悬架位移特性曲线。对比仿真和试验结果,验证了数学模型的精确性;另外,研究了温升对油气悬架刚度特性的影响。结果表明,随温度升高油气悬架的刚度明显升高。

为研究温度对连通式油气悬架特性的影响,基于其工作原理建立连通式油气悬架刚度、阻尼力的数学模型与车辆动力学模型,并在Simulink中搭建车辆整车仿真模型。在三种不同的温度下对连通式油气悬架进行特性试验,结合仿真与试验数据,结果显示:连通式油气悬架在20℃与40℃时的阻尼特性基本不变,当温度达到60℃时,悬架的阻尼特性降低,且油气悬架的仿真与试验误差增大,但曲线变化趋势相同。连通式油气悬架刚度不仅与活塞杆位移有关,并且随着温度的升高而增加,温度越高,刚度增大越快。

针对转叶舵机操舵过程中所受水动力负载复杂且与转舵角度、角速度构成强力位耦合关系,严重影响舵机系统控制性能的问题,在分析舵叶表面流体力的基础上,提出一种新型复式液压摆动缸结构解耦的方案。该复式摆动缸为双层结构,舵驱动缸嵌套在力矩解耦缸内部,驱动缸转子与舵杆固连,驱动缸壳体兼做力矩解耦缸转子。通过驱动驱动缸转子进行舵机角度控制,解耦缸转子转动,施加主动力矩作用在驱动缸转子上,抵消水动力在舵杆上产生的负载力矩,消除水