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

  更多相關(guān)文章： Mecanum輪 全向移動 平臺車 油氣懸架 聯(lián)合仿真 平順性 遺傳算法 優(yōu)化設(shè)計

【摘要】：本文研究對象是某款基于Mecanum輪的全向移動智能平臺車。Mecanum輪是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用廣泛的全方位移動機構(gòu),由它所搭載的全方位移動機器人可以在平面內(nèi)靈活地實現(xiàn)三自由度運動。在需要精確定位和高精度導(dǎo)航的場合,它可以順利地完成搬運、裝配、探測、核操作等復(fù)雜的任務(wù)。為了深入研究Mecanum機構(gòu)的運動特性及其動力學(xué)問題,本文對其動力學(xué)進行建模仿真并分析其動力學(xué)特性,并基于整車行駛平順性,對其油氣彈簧結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。通過仿真結(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輪輥子特點,研究了其全向運動的機理,分析輥子外輪廓的理論曲線的形成原理,并對其進行參數(shù)建模,建立了輥子母線常用的幾種近似建模方程,計算了輥子的相關(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十二輪移動平臺,本文建立了其運動學(xué)模型,并推導(dǎo)出其逆運動學(xué)方程的雅可比矩陣,得到平臺車全向運動的必要條件。然后在ADAMS中建立整車動力學(xué)模型,其中路面是建立的剛體二維隨機路面,輥子和地面的接觸參數(shù)是通過試驗測定的。對模型仿真并分析了其運動特性和引起仿真結(jié)果誤差的原因。(3)本文針對該平臺車設(shè)計了單氣室油氣懸架,在Matlab中對懸架建立數(shù)學(xué)模型,并通過仿真分析了其剛度阻尼特性以及結(jié)構(gòu)參數(shù)對其影響趨勢。最后,本文建立了聯(lián)合仿真優(yōu)化模型,通過權(quán)重系數(shù)法確立了目標(biāo)函數(shù),接合平臺車的運動工況和特性建立優(yōu)化的約束條件,基于平臺車運動平順性,以油氣懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)為設(shè)計變量,利用遺傳算法對其進行優(yōu)化。通過仿真分析優(yōu)化之后的結(jié)果,平臺車縱行工況下簧上質(zhì)量垂向振動、俯仰振動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 平臺車 油氣懸架 聯(lián)合仿真 平順性 遺傳算法 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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輪機構(gòu)全向運動原理20-22
• 2.2 輥子曲面建模分析22-25
• 2.2.1 輥子曲面參數(shù)化建模22-24
• 2.2.2 輥子參數(shù)設(shè)計計算24-25
• 2.3 常用母線方程近似方法25-26
• 2.4 輥子的結(jié)構(gòu)及材料26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 Mecanum十二輪平臺車運動分析及仿真28-54
• 3.1 Mecanum平臺車運動學(xué)模型28-31
• 3.1.1 坐標(biāo)系建立28-29
• 3.1.2 運動學(xué)建模29-31
• 3.2 全向平臺車動力學(xué)建模及仿真分析31-43
• 3.2.1 輥子建模32
• 3.2.2 路面建模32-35
• 3.2.3 輥子接觸參數(shù)測定35-41
• 3.2.4 驅(qū)動模型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 縱向運動43-46
• 3.3.2 橫向運動46-48
• 3.3.3 原地旋轉(zhuǎn)48-51
• 3.3.4 斜行運動51-52
• 3.4 平臺車運動誤差分析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)計計算60-62
• 4.3.2 懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)對剛度的影響62
• 4.3.3 懸架阻尼相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計計算62-65
• 4.3.4 懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)對阻尼的影響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67-77
• 5.1 遺傳算法簡介67-70
• 5.1.1 遺傳算法機理67
• 5.1.2 遺傳算法基本內(nèi)容67-69
• 5.1.3 遺傳算法的運算過程69-70
• 5.2 平臺車平順性優(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)計變量的選取72-73
• 5.2.4 約束條件73-74
• 5.3 基于平臺車平順性優(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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本文編號：952588