本文關(guān)鍵詞：基于油氣懸架和Mecanum輪全向移動(dòng)平臺(tái)車平順性優(yōu)化與研究

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【摘要】：本文研究對(duì)象是某款基于Mecanum輪的全向移動(dòng)智能平臺(tái)車。Mecanum輪是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用廣泛的全方位移動(dòng)機(jī)構(gòu),由它所搭載的全方位移動(dòng)機(jī)器人可以在平面內(nèi)靈活地實(shí)現(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)。在需要精確定位和高精度導(dǎo)航的場(chǎng)合,它可以順利地完成搬運(yùn)、裝配、探測(cè)、核操作等復(fù)雜的任務(wù)。為了深入研究Mecanum機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性及其動(dòng)力學(xué)問題,本文對(duì)其動(dòng)力學(xué)進(jìn)行建模仿真并分析其動(dòng)力學(xué)特性,并基于整車行駛平順性,對(duì)其油氣彈簧結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)仿真結(jié)果可以看出,優(yōu)化之后的懸架有效地改善了其平順性。由此展開的研究工作主要包括:(1)本文分析了Mecanum輪輥?zhàn)犹攸c(diǎn),研究了其全向運(yùn)動(dòng)的機(jī)理,分析輥?zhàn)油廨喞睦碚撉�的形成原理,并對(duì)其進(jìn)行參數(shù)建模,建立了輥?zhàn)幽妇�常用的幾種近似建模方程,計(jì)算了輥?zhàn)拥南嚓P(guān)參數(shù),并分析了其結(jié)構(gòu)和材料。(2)基于本文所研究的Mecanum十二輪移動(dòng)平臺(tái),本文建立了其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并推導(dǎo)出其逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的雅可比矩陣,得到平臺(tái)車全向運(yùn)動(dòng)的必要條件。然后在ADAMS中建立整車動(dòng)力學(xué)模型,其中路面是建立的剛體二維隨機(jī)路面,輥?zhàn)雍偷孛娴慕佑|參數(shù)是通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定的。對(duì)模型仿真并分析了其運(yùn)動(dòng)特性和引起仿真結(jié)果誤差的原因。(3)本文針對(duì)該平臺(tái)車設(shè)計(jì)了單氣室油氣懸架,在Matlab中對(duì)懸架建立數(shù)學(xué)模型,并通過(guò)仿真分析了其剛度阻尼特性以及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其影響趨勢(shì)。最后,本文建立了聯(lián)合仿真優(yōu)化模型,通過(guò)權(quán)重系數(shù)法確立了目標(biāo)函數(shù),接合平臺(tái)車的運(yùn)動(dòng)工況和特性建立優(yōu)化的約束條件,基于平臺(tái)車運(yùn)動(dòng)平順性,以油氣懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)為設(shè)計(jì)變量,利用遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)仿真分析優(yōu)化之后的結(jié)果,平臺(tái)車縱行工況下簧上質(zhì)量垂向振動(dòng)、俯仰振動(dòng)以及車輪載荷的情況都得到了有效改善。
【關(guān)鍵詞】：Mecanum輪 全向移動(dòng) 平臺(tái)車 油氣懸架 聯(lián)合仿真 平順性 遺傳算法 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究的背景和意義10-12
• 1.1.1 研究背景10-12
• 1.1.2 研究意義12
• 1.2 全向輪結(jié)構(gòu)研究及應(yīng)用12-16
• 1.3 油氣懸架研究與應(yīng)用16-18
• 1.4 課題研究主要內(nèi)容18-20
• 第2章 Mecanum輪結(jié)構(gòu)分析20-28
• 2.1 Mecanum輪機(jī)構(gòu)全向運(yùn)動(dòng)原理20-22
• 2.2 輥?zhàn)忧娼７治?/span>22-25
• 2.2.1 輥?zhàn)忧鎱?shù)化建模22-24
• 2.2.2 輥?zhàn)訁?shù)設(shè)計(jì)計(jì)算24-25
• 2.3 常用母線方程近似方法25-26
• 2.4 輥?zhàn)拥慕Y(jié)構(gòu)及材料26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 Mecanum十二輪平臺(tái)車運(yùn)動(dòng)分析及仿真28-54
• 3.1 Mecanum平臺(tái)車運(yùn)動(dòng)學(xué)模型28-31
• 3.1.1 坐標(biāo)系建立28-29
• 3.1.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)建模29-31
• 3.2 全向平臺(tái)車動(dòng)力學(xué)建模及仿真分析31-43
• 3.2.1 輥?zhàn)咏?/span>32
• 3.2.2 路面建模32-35
• 3.2.3 輥?zhàn)咏佑|參數(shù)測(cè)定35-41
• 3.2.4 驅(qū)動(dòng)模型41-42
• 3.2.5 懸架系統(tǒng)模型42
• 3.2.6 車身模型42-43
• 3.2.7 整車模型43
• 3.3 仿真結(jié)果與分析43-52
• 3.3.1 縱向運(yùn)動(dòng)43-46
• 3.3.2 橫向運(yùn)動(dòng)46-48
• 3.3.3 原地旋轉(zhuǎn)48-51
• 3.3.4 斜行運(yùn)動(dòng)51-52
• 3.4 平臺(tái)車運(yùn)動(dòng)誤差分析52-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第4章 油氣懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真54-67
• 4.1 單氣室油氣懸架工作原理54-55
• 4.2 單氣室油氣懸架數(shù)學(xué)模型55-59
• 4.2.1 油氣懸架輸出力55
• 4.2.2 蓄能器模型55-56
• 4.2.3 阻尼閥管道壓力損失模型56-59
• 4.3 懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)及剛度阻尼特性59-66
• 4.3.1 懸架剛度相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算60-62
• 4.3.2 懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)剛度的影響62
• 4.3.3 懸架阻尼相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算62-65
• 4.3.4 懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)阻尼的影響65-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第5章 油氣懸架性能優(yōu)化設(shè)計(jì)67-77
• 5.1 遺傳算法簡(jiǎn)介67-70
• 5.1.1 遺傳算法機(jī)理67
• 5.1.2 遺傳算法基本內(nèi)容67-69
• 5.1.3 遺傳算法的運(yùn)算過(guò)程69-70
• 5.2 平臺(tái)車平順性優(yōu)化模型建立70-74
• 5.2.1 整車模型聯(lián)合仿真70
• 5.2.2 目標(biāo)函數(shù)的確定70-72
• 5.2.3 設(shè)計(jì)變量的選取72-73
• 5.2.4 約束條件73-74
• 5.3 基于平臺(tái)車平順性優(yōu)化74
• 5.4 優(yōu)化結(jié)果分析74-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 致謝84-86
• 附錄A (攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文)86

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