自行火炮行驶试验仿真及工程应用

前言
第 1 章　绪论………………………………………………………………………… 1
1.1　研究背景及意义 ……………………………………………………………………… 1
1.2　相关领域的研究现状 ………………………………………………………………… 2
1.2.1　仿真技术……………………………………………………………………………………… 2
1.2.2　履带车辆行驶试验仿真技术………………………………………………………………… 3
1.2.3　履带车辆强化试验仿真技术………………………………………………………………… 4
1.2.4　制动仿真技术………………………………………………………………………………… 8
1.3　研究内容 ……………………………………………………………………………… 9
第 2 章　自行火炮行驶试验仿真技术及理论…………………………………… 10
2.1　虚拟样机技术 ……………………………………………………………………… 10
2.2　多体动力学理论在 ADAMS 中的应用 …………………………………………… 11
2.2.1　多体动力学理论……………………………………………………………………………… 11
2.2.2 ADAMS 软件及算法基础 …………………………………………………………………… 13
2.3　履带车辆虚拟样机仿真技术 ……………………………………………………… 14
2.3.1　车辆动力学建模方法………………………………………………………………………… 14
2.3.2　多体系统动力学在车辆性能分析中的应用………………………………………………… 16
2.3.3　车辆动力学仿真软件 ATV 简介 …………………………………………………………… 16
2.4　本章小结 …………………………………………………………………………… 18
第 3 章　自行火炮行驶路面建模方法 …………………………………………… 19
3.1　自行火炮行驶试验概况 …………………………………………………………… 19
3.2　随机路面重构方法 ………………………………………………………………… 20
3.2.1　路面不平度描述……………………………………………………………………………… 20
3.2.2　路面功率谱描述……………………………………………………………………………… 21
3.2.3　试验路面重构方法…………………………………………………………………………… 27
3.3　常规行驶试验路面构造方法 ……………………………………………………… 29
V
目　录
3.4　试验场强化路面构造方法 ………………………………………………………… 31
3.4.1　强化试验路面特点分析……………………………………………………………………… 32
3.4.2　强化试验路面数字化建模…………………………………………………………………… 32
3.4.3　强化试验路面分级…………………………………………………………………………… 38
3.5　本章小结 …………………………………………………………………………… 42
第 4 章　自行火炮行走系统虚拟样机构建及验证……………………………… 43
4.1　自行火炮行走部分实体建模 ……………………………………………………… 43
4.1.1　结构原理分析………………………………………………………………………………… 43
4.1.2　行走部分实体建模…………………………………………………………………………… 44
4.2　自行火炮虚拟样机构建 …………………………………………………………… 47
4.2.1　自行火炮力学模型描述……………………………………………………………………… 47
4.2.2　刚体约束关系………………………………………………………………………………… 52
4.2.3　虚拟样机的建立……………………………………………………………………………… 54
4.3　自行火炮虚拟样机验证 …………………………………………………………… 55
4.3.1　仿真校核、验证与确认的概念及方法……………………………………………………… 55
4.3.2　虚拟样机静态验证…………………………………………………………………………… 59
4.3.3　虚拟样机行驶试验验证……………………………………………………………………… 59
4.4　本章小结 …………………………………………………………………………… 61
第 5 章　自行火炮虚拟样机行驶仿真 …………………………………………… 62
5.1　自行火炮稳态行驶试验仿真 ……………………………………………………… 62
5.1.1　测定行驶阻力系数方法……………………………………………………………………… 62
5.1.2　稳态行驶过程仿真…………………………………………………………………………… 65
5.1.3　行驶过程动态性能影响因素仿真分析……………………………………………………… 68
5.2　自行火炮几何通过性仿真 ………………………………………………………… 72
5.2.1　翻越 0.7m 矮墙的仿真算例 ………………………………………………………………… 73
5.2.2　通过 2.5m 壕沟的仿真算例 ………………………………………………………………… 73
5.3　自行火炮紧急制动仿真 …………………………………………………………… 74
5.3.1　不同工况紧急制动仿真分析………………………………………………………………… 74
5.3.2　不同坡度路面紧急制动仿真分析…………………………………………………………… 76
5.4　自行火炮强化行驶平稳性仿真研究 ……………………………………………… 79
5.4.1　自行火炮振动分析…………………………………………………………………………… 80
5.4.2　自行火炮行驶平稳性评价方法……………………………………………………………… 80
5.4.3　基于强化行驶仿真的自行火炮平稳性分析………………………………………………… 82
5.5　本章小结 …………………………………………………………………………… 84
第 6 章　自行火炮行驶强化系数仿真计算 ……………………………………… 85
6.1　机械系统强化试验技术 …………………………………………………………… 85
VI
自行火炮行驶试验仿真及工程应用
6.1.1　加速寿命试验技术…………………………………………………………………………… 85
6.1.2　加速失效机理………………………………………………………………………………… 86
6.1.3　加速系数的定义……………………………………………………………………………… 87
6.2　自行火炮强化行驶试验仿真研究 ………………………………………………… 88
6.2.1　强化行驶试验仿真方法……………………………………………………………………… 88
6.2.2　车辆行驶强化系数…………………………………………………………………………… 89
6.3　基于疲劳机理的强化系数计算 …………………………………………………… 90
6.3.1　疲劳强化试验机理…………………………………………………………………………… 90
6.3.2　基于疲劳损伤的强化系数公式推导………………………………………………………… 92
6.3.3　疲劳强化系数计算…………………………………………………………………………… 93
6.4　基于磨损机理的强化系数计算 …………………………………………………… 104
6.4.1　磨损的特征和机理………………………………………………………………………… 105
6.4.2　磨损强化系数公式推导…………………………………………………………………… 105
6.4.3　磨损强化系数计算………………………………………………………………………… 108
6.4.4　结果讨论………………………………………………………………………………………111
6.5　强化路面对构件疲劳寿命变化规律的影响分析 ………………………………… 112
6.5.1　无阻尼系统在正弦型扰力作用下的振动理论…………………………………………… 112
6.5.2　扭杆悬架系统振动圆频率的计算………………………………………………………… 114
6.5.3　周期强化路面激励圆频率的计算………………………………………………………… 116
6.5.4　结果分析…………………………………………………………………………………… 117
6.6　路面强化系数一致性研究 ………………………………………………………… 118
6.6.1　强化系数与自行火炮构件的关系………………………………………………………… 119
6.6.2　强化系数与自行火炮型号的关系………………………………………………………… 122
6.6.3　结果讨论…………………………………………………………………………………… 125
6.7　本章小结 …………………………………………………………………………… 126
第 7 章　自行火炮制动过程仿真及优化 ………………………………………… 127
7.1　自行火炮制动系统机械传递机构的建模与优化 ………………………………… 127
7.1.1　机械连杆机构建模………………………………………………………………………… 127
7.1.2　机械连杆机构的优化……………………………………………………………………… 128
7.2　影响液压力关键参数的优化 ……………………………………………………… 132
7.2.1　基于正交设计的影响液压力关键参数的优化…………………………………………… 132
7.2.2　基于 QPSO-LS-SVM 的影响液压力关键参数的优化…………………………………… 134
7.3　整车制动联合仿真模型的建立及试验验证 ……………………………………… 138
7.3.1　整车制动仿真模型的建立………………………………………………………………… 138
7.3.2　液压系统模型的设置……………………………………………………………………… 139
7.3.3　整车制动联合仿真模型的建立…………………………………………………………… 140
7.3.4　整车制动试验验证………………………………………………………………………… 141
7.4　整车制动联合仿真模型动力学仿真分析 ………………………………………… 141
VII
目　录
7.4.1　基于 C 级路面动力学仿真分析 ………………………………………………………… 141
7.4.2　基于不同坡度路面动力学仿真分析……………………………………………………… 143
7.5　整车制动性能影响因素仿真分析 ………………………………………………… 144
7.5.1　管路系统对整车制动的影响……………………………………………………………… 144
7.5.2　泄漏对整车制动的影响…………………………………………………………………… 145
7.5.3　油温对整车制动的影响…………………………………………………………………… 146
7.5.4　气穴现象对整车制动的影响……………………………………………………………… 146
7.5.5　磨损对整车制动的影响…………………………………………………………………… 147
7.6　优化设计方案及仿真 ……………………………………………………………… 148
7.6.1　优化设计方案……………………………………………………………………………… 148
7.6.2　优化结果检验……………………………………………………………………………… 148
7.7　本章小结 …………………………………………………………………………… 149
参考文献 …………………………………………………………………………… 150