针对液压互联悬架设计参数影响车辆动力学响应的问题,建立整车7自由度机械-液压耦合动力学频域模型,推导了侧倾与俯仰角加速度、垂向加速度与轮胎动载荷的频域响应函数,分析液压互联悬架系统油压、蓄能器体积、前后液压作动器上下腔面积差与面积比等参数对车辆动力学特性的影响.仿真结果表明,油压与蓄能器体积对车辆频域响应的影响呈现相反的相关性,作动器上下腔面积差对频域响应的影响较大,上下腔面积比仅对侧倾角加速度和轮胎动载荷功率谱有明显影响.最后,进行样车性能试验,仿真与试验结果的误差较小,关键参数对车辆频率响应特性的影响趋势具有较好的一致性.

矿山车辆因载质量大通常选择较硬的板簧,但是过高的弹簧刚度会导致舒适性下降;又由于坑道坡度较大,下坡制动时整车载荷向前轴转移,前板簧因应力过大而断裂的情况时有发生。为此本文首次提出一种和板簧相匹配的新型液压互联被动悬架系统。该系统通过互联安装在车辆悬架位置的4个液压作动器,可以在垂向和俯仰两个模态分别提供所需的刚度和阻尼,因此原车板簧刚度可以设计得较软以提高舒适性;在坑道制动时,该液压系统可提供抗俯仰力矩以减少对前板簧的冲击。建立了该液压系统和整车的动力学模型,设计并制作出了液压互联悬架样件,并装配到试验车上。模型的动力学仿真和样车的道路试验的结果表明,仿真结果和试验数据吻合良好;液压互联悬架可有效改善矿山车辆的舒适性和抗俯仰能力。

提出一种新型油气互联悬架,用于替代传统车辆所使用的稳定杆,在基本不影响车辆其他性能的前提下有助于提高抗侧翻性能。为研究该悬架对某型SUV车辆操纵稳定性的影响,搭建了基于CarSim/Simulink/AMESim的联合仿真平台,建立了液压互联悬架的整车机液耦合的多体动力学模型。仿真结果表明,装有液压互联悬架的整车在操纵稳定性评价中得分较高。为了验证该仿真平台的正确性和进一步研究该油气互联悬架对车辆性能的影响,基于某型SUV车辆开发了整套油气互联悬架样车,并进行了路试。实验结果与仿真结果吻合较好,从而验证了仿真平台的正确性,为后续该类悬架的设计和优化提供一种新的计算机仿真方法。实验和仿真结果表明,在不影响车辆舒适性的前提下,液压互联悬架能提供较大的侧倾刚度,增强高速转弯时车辆的安全性,提高车辆的操纵稳定性。

针对传统磁吸附攀爬机器人攀附力较小、带载能力差的问题,研究高攀附力/自重比磁吸附履带式攀附机构的设计与制造方法。提出一种新型磁吸附履带结构设计方案,研制攀附机构样机并进行性能测试研究。基于ANSYS有限元分析,对比分析4种Halbach磁铁阵列单元的最佳组合模式,实现了轻量化设计的攀附机构,有效提高了磁铁阵列单元的吸附力与自重比。为了实现磁铁阵列在攀爬机器人系统中的应用,融合链条传动和同步带传动方式,设计一种履带式攀附机构,并将它用于磁吸附攀爬机器人系统,完成了垂直攀爬和倒置攀爬运动,最大吸附力/自重比可达2.54。