针对在大型正铲液压挖掘机工作过程中工作装置的运动以及零件的应力分布问题,在多体动力学软件MSC.ADAMS中建立了刚-柔、机-液耦合的虚拟样机,其中动臂、斗杆是柔性体,其模态中性文件在ANSYS中生成,其余为刚性体,液压系统在ADAMS/Hydraulics中建立;对整机理论最大挖掘力开展了分析,进行了最大挖掘力普查,得到了工作装置在不同位置产生的最大挖掘力;在ADAMS中对其进行了运动学及动力学仿真,分析了其在相应约束以及负载状态下以最大挖掘力挖掘和以一定效率挖掘,举升工况时部件的应力应变。研究结果表明,该仿真模型比典型的工况方法更全面地反映了工作装置的运动状况和部件的强度状况,提高了计算精度和效率,可以为挖掘机结构设计优化提供较为可信的参考。

针对液压再生制动系统的能量回收效率和制动安全性问题,对汽车液压再生制动系统的参数匹配进行了研究。建立了液压制动能量回收系统试验台,进行了蓄能器初始压力变化、系统最高压力变化、蓄能器总体积变化的实验研究;建立了液压再生制动系统试验台数学模型,基于Matlab/Simulink建立了液压制动能量回收系统的仿真模型,并进行了与台架相对应的仿真实验,研究了液压制动能量回收系统的能量回收效率;对液压制动能量回收系统进行了整车研究,采用ADAMS/car建立了某车型整车,并与Matlab进行了仿真研究。首先研究了液压制动能量回收系统单因素对能量回收效率和制动安全性的综合影响,其次采用正交实验法研究了多因素对能量回收和制动安全性的综合影响。研究结果表明,合理的液压制动能量回收系统参数能够显著提高能量回收效率和制动安全性。

针对纯电动汽车续驶里程低、蓄电池使用寿命短等问题,为提高纯电动汽车制动时的再生制动能量回收效率,通过比较多种液压制动能量回收方案与储能方式,提出了定压源飞轮液压再生制动系统。以二次元件的排量为变量对提出系统进行了原理性试验,得出了系统能量回收效率与泵/马达排量的关系;针对所提出的再生制动系统,分别进行了汽车制动工况和ECE-15工况循环仿真,分析了系统的制动能量回收利用率和节能效果;仿真结果表明了整车制动时,能量回收效率与泵/马达排量的关系;通过对比分析试验结果与仿真结果,得到了二次元件的参数和能量回收效率的关系。研究结果表明,在纯电动汽车上应用定压源飞轮液压再生制动系统,其续驶里程能提高25%左右,蓄电池放电深度降低,蓄电池的寿命也得以延长。

针对由于缺乏铲斗挖掘阻力等关键数据而导致在大型正铲液压挖掘机工作装置、液压系统设计时只能采用类比法而造成整机性能差的问题,对挖掘机斗杆挖掘阻力进行了离散元研究,提出了一套仿真评估方法运用离散元素法,在EDEM中建立了矿堆模型,通过选择Hertz-Mindlin无滑动接触模型计算了元素间接触力,模拟了大型正铲液压挖掘机斗杆挖掘工况,分析研究了挖掘过程中铲斗所受挖掘阻力。将EDEM中所得挖掘阻力加载到ADAMS挖掘机动力学模型,进行工作装置和液压回路参数校核以及挖掘阻力实验验证。研究结果表明,挖掘阻力的仿真与计算为大型液压挖掘机工作装置和液压系统设计提供了可靠依据。