单边转向工况多物理场耦合分析,    中山路灯维修车出租

     单边转向工况多物理场耦合分析,  中山路灯维修车出租, 中山路灯维修车租赁, 中山路灯维修车,  多物理场耦合分析的中心思想是设计一个多学科的仿真优化集成平台，  利用虚拟样机技术和接口技术，通过各软件平台的接口将多体动力学系统、机械系统、液压系统、控制系统集成起来，形成一个多物理场相互协调的仿真优化模型，采用CAD三维软件对研究对象进行机械系统的建模，经过各种CAE软件将其转换为数学模型，进行系统的多物理场耦合分析，再将分析结果反馈给原设计模型，形成闭环。并可以将结果通过虚拟样机进行显示，利用虚拟样机进行各工况的虚拟试验与测试，以及改进和优化设计方案。本文首先对路灯维修车进行各零件及整体的三维建模，然后利用液压分析软件进行液压系统模型的建立。为了更准确的分析液压系统，本文液压系统仿真软件的元件库搭建了关键部件的HCD模型，以及控制系统模型。利用接口技术将路灯维修车的机械系统、控制系统、液压系统导入多体动力学分析软件，建立机电液多物理场耦合分析仿真模型。通过对路灯维修车理论及结构的分析将路灯维修车利用上述方法进行建模，其多体动力学模型。为了验证仿真模型的正确性，利用以下三种工况进行验证。

      试验中单边转向工作条件是：样机空载、发动机转速2400r/min、硬质地面、切断右侧车轮对应柱塞泵控制口，保证右侧车轮对应行走系统柱塞泵输入信号没有输入信号。试验中操作人员模拟实际工作中常用操作方法作为单边转向输入信号。试验开始后，快速推动行走系统操作手柄到前进位最大行程，用以模拟阶跃信号输入。为保证仿真试验结果对比的有效性，仿真中所有条件与试验完全一样。图5.4所示是单边转向工况中仿真-试验结果对比情况，其中a)、b)分别是液压系统压力特性仿真、试验曲线，c)、d)分别是液压系统流量特性仿真、试验曲线。仿真与试验对比结果如图5.4所示。82a)压力特性仿真曲线b)压力特性试验曲线c)流量特性仿真曲线d)流量特性试验曲线图5.4单边右转向仿真与试验对比仿真与试验结果的流对比结果显示，仿真结果复现了试验曲线，但在具体数值上存在一定差异。仿真与试验结果的压力特性曲线差异性体现在：

   （1）左泵对应单边转向左侧车轮，提供驱动功率，仿真结果中左泵在单边转向启动加速阶段高压侧的最高压力和稳定转向阶段的稳定压力均高于相应试验结果，同时在启动加速阶段到稳定转向阶段的过渡段仿真结果有较明显的波动，而试验结果则没有。数值上来看，仿真曲线中左泵启动加速阶段高压侧最高压力为24.4MPa，响应时间0.67s，相应试验结果为19.6MPa，响应时间0.55s；仿真曲线中左泵稳定转向阶段高压侧稳定压力为18.2MPa，相应试验结果为14.4MPa；

   （2）右泵对应单边转向右侧车轮，单边转向工况中右侧车轮处于制动状态，产生寄生功率。仿真结果与试验结果的差异体现在仿真结果在启动加速阶段有一段较明显的压力升高，且持续了近2s的时间。数值上稳定转向阶段仿真结果与试验结果对比效果较好，仿真曲线中右泵稳定转向阶段高压测稳定压力为9.1MPa，相应试验结果为9.0MPa，但试验结果波动性比仿真结果明显。仿真与试验结果压力曲线的差异性，原因主要来自对于轮胎地面负载仿真的准确性，通过联合仿真的方式已经极大地改善了仿真的可靠性，但目前有以下几点不足：

   （1）整机多体动力学模型与实际样机存在偏差，具体是多体动力学模型重心位置、元件布局等都严格依照理论数值设定，但实际样机的重心不可能完全处于路灯维修车左右对称位置，由此引起载荷在轮胎上的分布与实际情况有一定出入，进而对轮胎地面力学特性有影响，最终体现在液压系统的压力特性存在差异；

  （2）目前工程机械行业轮胎缺乏国家标准，没有必要的出厂试验，仿真中涉及到的轮胎纵向刚度等参数参考了汽车行业相关数据，与实际情况存在差异。

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   流量特性曲线差异性体现在：（1）仿真中左泵稳定转向阶段流量大于试验结果，数值上看仿真中左泵稳定转向阶段流量为101.2L/min，相应试验结果为92.4L/min；（2）仿真中右泵流量为0L/min，而试验结果右泵存在极小的流量，为3.4L/min。仿真与试验结果流量特性的差异主要是以下原因造成：由于仿真结果没有考虑到柱塞泵等元件的泄漏，所以系统泄漏因素还不能在仿真模型中实现，使得仿真结果中流量略大于试验结果；试验结果中右泵有较小流量，原因是在地面负载作用下，轮边马达出现了“泵工况”，负载作用力拖动车轮转动，从而形成较小的流量，这也是“寄生功率”产生的原因，而仿真中不存在这一现象。

    双边转向工况多物理场耦合分析试验中双边转向工作条件是：样机空载、发动机转速2400r/min、硬质地面、控制手柄在右侧最大位置。左行走泵控制左行走马达正转，右行走泵控制右行走马达反转，使得整机左右两侧的行驶方向相反，大小相等，整车实现原地转向，在仿真中所有条件完全一样。 仿真与试验结果的压力特性曲线差异性体现在：（1）左泵对应双边转向左侧车轮，右泵对应双边转向右侧车轮。当双边右转向时，左泵A口高压，右泵B口高压，由压力曲线对比可知，左泵在启动加速阶段仿真与试验的最大压力误差较小，左泵仿真压力峰值为22.14MPa，响应时间为0.49s，试验压力峰值为22.05MPa，响应时间为1.11s。（2）右泵对应双边转向右侧车轮，仿真结果与试验结果的差异体现在启动加速阶段，仿真压力峰值为22.16MPa，响应时间0.27s。试验压力峰值为17.08MPa，响应时间1.33s，仿真压力比试验压力低4.08MPa。数值上稳定转向阶段仿真结果与试验结果对比效果较好，仿真曲线中右泵稳定转向阶段高压侧稳定压力为17.09MPa，相应试验结果为16.59MPa。左泵稳定阶段高压侧稳定压力为12.66MPa，相应试验结果为13.79MPa，虽然试验结果波动性比仿真结果明显，但仿真与试验的误差在10%以内。

    仿真与试验结果压力曲线的差异性主要有一下几个原因。（1）轮胎地面接触模型的选择，通过选取更准确的轮胎模型可以提高仿真的精度，但是会增加仿真的运算速度，只要能满足分析要求即可，不一定是越准确越好。（2）由于双边右侧转向是左侧轮胎向前滚动，右侧轮胎向后滚动，而轮胎此时的花纹是不同的，直接导致左右两侧的负载特性不同，从而体现到右侧高压侧压力要大于左侧高压侧压力。流量特性曲线差异性体现在：（1）仿真中左右两泵的流量应该相同，及左右两泵的转速应该是大小相等，只是方向相反而已。但是左泵稳定转向阶段流量大于右侧泵的稳定流量，左泵仿真时的稳定流量为65.49L/min，右泵仿真时的流量为相应试验结果为62.89L/min；（2）在试验过程中出现两侧流量不同的原因是，当双边右转向时，左侧车轮要比右侧车轮的转速要高。主要是因为此时右侧受到的负载较大，此时并不是完全绕着转向中心进行零半径转向，而是轮胎在离心力的作用下，并伴随着轮胎的滑移与滑转，此时特性可以用理论分析部分进行解释。

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