自行火炮行駛試驗仿真及工程應(yīng)用

前言
第 1 章　緒論………………………………………………………………………… 1
1.1　研究背景及意義 ……………………………………………………………………… 1
1.2　相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀 ………………………………………………………………… 2
1.2.1　仿真技術(shù)……………………………………………………………………………………… 2
1.2.2　履帶車輛行駛試驗仿真技術(shù)………………………………………………………………… 3
1.2.3　履帶車輛強化試驗仿真技術(shù)………………………………………………………………… 4
1.2.4　制動仿真技術(shù)………………………………………………………………………………… 8
1.3　研究內(nèi)容 ……………………………………………………………………………… 9
第 2 章　自行火炮行駛試驗仿真技術(shù)及理論…………………………………… 10
2.1　虛擬樣機技術(shù) ……………………………………………………………………… 10
2.2　多體動力學(xué)理論在 ADAMS 中的應(yīng)用 …………………………………………… 11
2.2.1　多體動力學(xué)理論……………………………………………………………………………… 11
2.2.2 ADAMS 軟件及算法基礎(chǔ) …………………………………………………………………… 13
2.3　履帶車輛虛擬樣機仿真技術(shù) ……………………………………………………… 14
2.3.1　車輛動力學(xué)建模方法………………………………………………………………………… 14
2.3.2　多體系統(tǒng)動力學(xué)在車輛性能分析中的應(yīng)用………………………………………………… 16
2.3.3　車輛動力學(xué)仿真軟件 ATV 簡介 …………………………………………………………… 16
2.4　本章小結(jié) …………………………………………………………………………… 18
第 3 章　自行火炮行駛路面建模方法 …………………………………………… 19
3.1　自行火炮行駛試驗概況 …………………………………………………………… 19
3.2　隨機路面重構(gòu)方法 ………………………………………………………………… 20
3.2.1　路面不平度描述……………………………………………………………………………… 20
3.2.2　路面功率譜描述……………………………………………………………………………… 21
3.2.3　試驗路面重構(gòu)方法…………………………………………………………………………… 27
3.3　常規(guī)行駛試驗路面構(gòu)造方法 ……………………………………………………… 29
V
目　錄
3.4　試驗場強化路面構(gòu)造方法 ………………………………………………………… 31
3.4.1　強化試驗路面特點分析……………………………………………………………………… 32
3.4.2　強化試驗路面數(shù)字化建?！?32
3.4.3　強化試驗路面分級…………………………………………………………………………… 38
3.5　本章小結(jié) …………………………………………………………………………… 42
第 4 章　自行火炮行走系統(tǒng)虛擬樣機構(gòu)建及驗證……………………………… 43
4.1　自行火炮行走部分實體建模 ……………………………………………………… 43
4.1.1　結(jié)構(gòu)原理分析………………………………………………………………………………… 43
4.1.2　行走部分實體建?！?44
4.2　自行火炮虛擬樣機構(gòu)建 …………………………………………………………… 47
4.2.1　自行火炮力學(xué)模型描述……………………………………………………………………… 47
4.2.2　剛體約束關(guān)系………………………………………………………………………………… 52
4.2.3　虛擬樣機的建立……………………………………………………………………………… 54
4.3　自行火炮虛擬樣機驗證 …………………………………………………………… 55
4.3.1　仿真校核、驗證與確認(rèn)的概念及方法……………………………………………………… 55
4.3.2　虛擬樣機靜態(tài)驗證…………………………………………………………………………… 59
4.3.3　虛擬樣機行駛試驗驗證……………………………………………………………………… 59
4.4　本章小結(jié) …………………………………………………………………………… 61
第 5 章　自行火炮虛擬樣機行駛仿真 …………………………………………… 62
5.1　自行火炮穩(wěn)態(tài)行駛試驗仿真 ……………………………………………………… 62
5.1.1　測定行駛阻力系數(shù)方法……………………………………………………………………… 62
5.1.2　穩(wěn)態(tài)行駛過程仿真…………………………………………………………………………… 65
5.1.3　行駛過程動態(tài)性能影響因素仿真分析……………………………………………………… 68
5.2　自行火炮幾何通過性仿真 ………………………………………………………… 72
5.2.1　翻越 0.7m 矮墻的仿真算例 ………………………………………………………………… 73
5.2.2　通過 2.5m 壕溝的仿真算例 ………………………………………………………………… 73
5.3　自行火炮緊急制動仿真 …………………………………………………………… 74
5.3.1　不同工況緊急制動仿真分析………………………………………………………………… 74
5.3.2　不同坡度路面緊急制動仿真分析…………………………………………………………… 76
5.4　自行火炮強化行駛平穩(wěn)性仿真研究 ……………………………………………… 79
5.4.1　自行火炮振動分析…………………………………………………………………………… 80
5.4.2　自行火炮行駛平穩(wěn)性評價方法……………………………………………………………… 80
5.4.3　基于強化行駛仿真的自行火炮平穩(wěn)性分析………………………………………………… 82
5.5　本章小結(jié) …………………………………………………………………………… 84
第 6 章　自行火炮行駛強化系數(shù)仿真計算 ……………………………………… 85
6.1　機械系統(tǒng)強化試驗技術(shù) …………………………………………………………… 85
VI
自行火炮行駛試驗仿真及工程應(yīng)用
6.1.1　加速壽命試驗技術(shù)…………………………………………………………………………… 85
6.1.2　加速失效機理………………………………………………………………………………… 86
6.1.3　加速系數(shù)的定義……………………………………………………………………………… 87
6.2　自行火炮強化行駛試驗仿真研究 ………………………………………………… 88
6.2.1　強化行駛試驗仿真方法……………………………………………………………………… 88
6.2.2　車輛行駛強化系數(shù)…………………………………………………………………………… 89
6.3　基于疲勞機理的強化系數(shù)計算 …………………………………………………… 90
6.3.1　疲勞強化試驗機理…………………………………………………………………………… 90
6.3.2　基于疲勞損傷的強化系數(shù)公式推導(dǎo)………………………………………………………… 92
6.3.3　疲勞強化系數(shù)計算…………………………………………………………………………… 93
6.4　基于磨損機理的強化系數(shù)計算 …………………………………………………… 104
6.4.1　磨損的特征和機理………………………………………………………………………… 105
6.4.2　磨損強化系數(shù)公式推導(dǎo)…………………………………………………………………… 105
6.4.3　磨損強化系數(shù)計算………………………………………………………………………… 108
6.4.4　結(jié)果討論………………………………………………………………………………………111
6.5　強化路面對構(gòu)件疲勞壽命變化規(guī)律的影響分析 ………………………………… 112
6.5.1　無阻尼系統(tǒng)在正弦型擾力作用下的振動理論…………………………………………… 112
6.5.2　扭桿懸架系統(tǒng)振動圓頻率的計算………………………………………………………… 114
6.5.3　周期強化路面激勵圓頻率的計算………………………………………………………… 116
6.5.4　結(jié)果分析…………………………………………………………………………………… 117
6.6　路面強化系數(shù)一致性研究 ………………………………………………………… 118
6.6.1　強化系數(shù)與自行火炮構(gòu)件的關(guān)系………………………………………………………… 119
6.6.2　強化系數(shù)與自行火炮型號的關(guān)系………………………………………………………… 122
6.6.3　結(jié)果討論…………………………………………………………………………………… 125
6.7　本章小結(jié) …………………………………………………………………………… 126
第 7 章　自行火炮制動過程仿真及優(yōu)化 ………………………………………… 127
7.1　自行火炮制動系統(tǒng)機械傳遞機構(gòu)的建模與優(yōu)化 ………………………………… 127
7.1.1　機械連桿機構(gòu)建?！?127
7.1.2　機械連桿機構(gòu)的優(yōu)化……………………………………………………………………… 128
7.2　影響液壓力關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化 ……………………………………………………… 132
7.2.1　基于正交設(shè)計的影響液壓力關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化…………………………………………… 132
7.2.2　基于 QPSO-LS-SVM 的影響液壓力關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化…………………………………… 134
7.3　整車制動聯(lián)合仿真模型的建立及試驗驗證 ……………………………………… 138
7.3.1　整車制動仿真模型的建立………………………………………………………………… 138
7.3.2　液壓系統(tǒng)模型的設(shè)置……………………………………………………………………… 139
7.3.3　整車制動聯(lián)合仿真模型的建立…………………………………………………………… 140
7.3.4　整車制動試驗驗證………………………………………………………………………… 141
7.4　整車制動聯(lián)合仿真模型動力學(xué)仿真分析 ………………………………………… 141
VII
目　錄
7.4.1　基于 C 級路面動力學(xué)仿真分析 ………………………………………………………… 141
7.4.2　基于不同坡度路面動力學(xué)仿真分析……………………………………………………… 143
7.5　整車制動性能影響因素仿真分析 ………………………………………………… 144
7.5.1　管路系統(tǒng)對整車制動的影響……………………………………………………………… 144
7.5.2　泄漏對整車制動的影響…………………………………………………………………… 145
7.5.3　油溫對整車制動的影響…………………………………………………………………… 146
7.5.4　氣穴現(xiàn)象對整車制動的影響……………………………………………………………… 146
7.5.5　磨損對整車制動的影響…………………………………………………………………… 147
7.6　優(yōu)化設(shè)計方案及仿真 ……………………………………………………………… 148
7.6.1　優(yōu)化設(shè)計方案……………………………………………………………………………… 148
7.6.2　優(yōu)化結(jié)果檢驗……………………………………………………………………………… 148
7.7　本章小結(jié) …………………………………………………………………………… 149
參考文獻 …………………………………………………………………………… 150