冲击压路机减振系统参数的仿真分析
冲击压路机轮轴减振方法探讨

冲击压路机轮轴减振方法探讨【摘要】本文通过对冲击压路机轮轴减振系统进行数学分析,从冲击响应理论的角度研究减振系统的动态特性,并提出设计新思路,为技术研究和产品优化提供参考依据。
【关键词】冲击;晌应;减振系统;动态特性冲击压路机利用非圆截面压实轮质心在滚动过程中的周期性上下运动,对土壤产生低频大振幅的冲击振动,从而达到压实目的冲击压路机这种独特的冲压方式产生了良好的压实效果,但强大的反作用力及恶劣的工况,会对设备本身造成严重的破坏,特别是冲击轮轴系统,在长时间工作过程中,会出现减振器失效、轴头断裂、花键齿变形、轴承早期磨损等现象,使产品的稳定性和可靠性大大降低,所以对冲击轮减振系统进行正确有效的分析和计算非常必要。
本文提出一种研究思路和方法,以便为合理的减振器结构设计和材料选择提供参考依据。
1 工况分析以一次冲击工作为周期,冲击轮运动过程可分为质心被动上升、质心自由下降和拍击三个阶段在上一个冲击周期结束时,冲击轮质心处于最低位置,受牵引力的作用、冲击轮绕瞬心滚动,随着转动半径逐渐变大,质心不断上升、此过程中质心水平速度可近似地认为和牵引速度相同;当上升到最高点时,根据冲击轮的外形结构,瞬心处于外形曲面拐点上,转动半径急剧变小,在惯性和重力作用下,随着冲击轮滚动,质心快速自由下降,当冲击轮工作面开始接触地面时,冲击轮质心下降到最低位置,进入拍击阶段,此过程中质心水平速度大于牵引速度;在冲击轮的拍击下,地面被挤压沉降变形,一个冲击循环结束,进入下一个周期,此时质心水平速度最小,垂直方向速度为0。
2 力学分析从冲击压路机的结构布置可知,减振装置包括若干阻尼减振器,周向均布于轮轴和冲击轮幅板之间,轮轴和摆架、摇杆机构连接为一体将轮轴、摆架、摇杆视为一个集中质量m。
减振器组可以等效为一个弹性阻尼器,忽略冲击轮横向摆动,该系统就是一个单自由度的振动系统从工况分析可以看出,在质心上升阶段,为了克服重力,牵引力持续作用于轮轴,由于水平方向速度近似匀速,可以认为在这个阶段系统受恒外力作用产生强迫振动;在质心下降阶段,水平速度大于牵引速度,冲击轮受重力和惯性作用,做类似钟摆状态的滚压运动,可以认为在这个阶段系统没有外部激励,不产生振动;在拍击阶段,系统在垂直方向受到瞬间的地面反力N 作用,会产生明显的冲击响应。
滚动冲击压实机静态仿真分析

减振器冲击响应及破坏的仿真研究_吴英龙

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利用从欧拉方程的对角化雅克比矩阵中得出的特 珘 珘 珘 、 、 ( 其形式均取决于流动方 特征值 λ 波强 α 征向量 R 程构造的状态方程) , 可得流动方程的简化形式: 5 1 1 珘 fR ( qL , q R ) = { f( q L ) + f( q R ) } - α 珘·R ∑ i 2 2 i =1 i λ
[3 - 4 ] [1 - 2 ]
文献标志码: B
4858 ( 2013 ) 01009307 文章编号: 1000-
流固耦合仿真则计算理论成熟, 适用性强, 能获得比较 好的结果。 GONDEK 在减振器的冲击响应和疲劳破坏上,
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利用 Dyran 流固耦合分析了减振器在爆炸冲击下的响 应, 为气体压缩室的优化设计提供了指导意见; 杨基 忠
6 dq i 1 q R ) ·A n = - ∑ fR ( qL , dt Vi n = 1
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使用流动差分方案, 则流动方程可写为: 1 1 fR ( qL , q R ) = { f( q L ) +f( q R ) } - { Δf + - Δf - } 2 2 流动差分项 + L q R ) - f( q L ) , Δf = f R ( q ,
d a1 、 临界压强; a0 、 γ 为油液常数; s ij 为偏应力张量; e ij 为 偏应变张量; μ 为动力黏度。
为提高面上流动方程计算的精度, 可以使用第二 精度准则, 使左( 右) 面上状态变量的值包括左 ( 右 ) 边 单元及左 ( 右 ) 边的左边单元的中心状态值。 为避免 产生新的最大或最小值, 引入了 Superbee 非线性限定 方案 Ф, 用来限制第二准则的左右面状态变量的值 。 为了引入必要的数值粘性避免震荡, 这种方案在不连 续尖锐处转换为当地第一准则。
冲击力仿真计算与实验研究

作者简介:蒋东霖(1979—),男,硕士,高级工程师,主要从事机械系统设计和理论研究工作。
冲击力仿真计算与实验研究摘要:本文应用接触力学理论,应用虚拟平台,对冲击试验机冲击过程进行了仿真模拟和计算,得出了冲击力随时间变化的具体曲线,并和实际的冲击试验数据进行了对比,分析总结了两者的差别。
关键字:接触力学;冲击力;仿真The simulation and test study of the impact forceAbstract: In this paper,according to the contact mechanics theory,application virtual platform,the simulation and calculation which the impact process of material impact testing machine has been done,the specific curve of the impact force changing with time is drawing.analyzed the differences between the simulation data and the actual impact test dataKeyword: contact mechanics theory;impact force; computer simulation1引言材料的抗冲击性能是材料的重要属性之一,而材料的抗冲击性能要依靠冲击试验测得,冲击试验应用的设备是材料冲击试验机,通过摆锤冲击试样后得出的冲击吸收功和冲击力来衡量材料的抗冲击性能。
冲击过程是个非常复杂的过程,本文应用多体动力学理论,应用虚拟平台,对材料冲击试验机冲击过程进行了仿真模拟和计算,得出了冲击力的具体曲线,并和实际的冲击试验进行了对比,分析总结了两者的差别,为更深入的研究打下基础。
大冲击行程下减振器示功图优化设计

大冲击行程下减振器示功图优化设计【摘要】减振器阻尼力的调教过程中,通常以减振器的示功图曲线作为量化目标要求,要求减振器示功台架后得到的减振器示功图曲线对称、饱满,不得存在空程、畸变等现象。
当连续的小起伏颠簸路面,减振器示功图曲线饱满设计可以吸收此类路面产生的冲击能量,不会产生减振器异响状况。
然而,对于大冲击路面,示功图曲线饱满设计,可以满足阀系不会产生空程噪声,但存在不能有效衰减瞬态的大冲击能量,产生组件撞击异响,需要对示功图进行优化设计。
关键词:阻尼力;示功图;巴西坎1.1大冲击行程下异响问题描述如图1.1某车型过巴西坎瞬间车辆姿态,冲击坎为拱形结构,最大高度为180 mm,为巴西城市常见路况,故此称为巴西坎,某车型以25~35 km/h车速通过冲击坎,车辆被抛起瞬间,前轮下垂到达拉伸极限时,前底盘产生的“砰砰”撞击异响,驾驶舱内感受明显,主观评价舒适性较差,不可接受;然而,当车速降低至15 km/h时,通过冲击坎,前底盘无“砰砰”撞击异响产生,主观评价舒适性可以接受。
图1.1某车型过巴西坎瞬间图1.2行程下异响原因分析首先,通过对前底盘的左右控制臂、左右稳定横拉杆、左右减振器总成,左右悬置、后悬置等部件依次进行更换,同时,更换的部件确保自身尺寸等各项参数完全符合设计要求,每次均以25~35 km/h车速通过冲击坎进行方案验证与问题排查,但是每次验证撞击异响声依旧复现。
图1.2不同阻尼力减振器总成如图1.2随后,调节出一套大阻尼的减振器后,搭载整车路试验证,同样以25~35 km/h车速通过冲击坎,撞击异响声减小,但依旧存在,主观评价有改善,但仍需优化。
针对此验证结果,可以锁定撞击异响声有减振器本体产生。
图1.3异响减振器台架试验如图1.3将存在撞击异响的减振器本体安装在MTS性能试验台架上进行多种路谱的可靠性耐久测试,此类撞击异响均没有复现。
通过主观评价初步锁定撞击异响来源于减振器本体,但无法确定问题的具体产生原因,为明确过坎撞击异响的产生机理,通过测试设备和传感器采集客观数据进行分析,具体测点如表1.1所示。
冲击压路机液压-弹簧联合减振装置研究

冲击压路机液压-弹簧联合减振装置研究唐必亮;张洪;胡亮;田娇;赵继;史富增;何康康【摘要】冲击压路机具有其它压实机械无可比拟的压实优势,但是冲击压路机振动情况很恶劣的缺点限制了其大范围的推广使用;故而本文提出解决车体水平振动的一种新的减振方法:使用液压一弹簧联合减振装置。
将其应用在冲击压路机上,分析得出阻尼值D=0.2时,减振效果最佳,本文为设计该联合减振装置提供了依据。
%The impact roller has an unparalleled advantage compared with other compaction machinery, but its dis- advantage is the severe vibration, which limits its generation and usage. Therefore, a new shock absorber method was proposed to solve the vibration of the body level, e. g. , a new damping hydraulic-spring joint damping device is used to impact roller. The analysis shows that when the obtained damping D = 0.2, the damping effect is the best. This paper provides a basis for the design of the joint damping device.【期刊名称】《太原科技大学学报》【年(卷),期】2012(033)006【总页数】4页(P452-455)【关键词】冲击压路机;液压-弹簧联合减振装置;刚度;阻尼;减振【作者】唐必亮;张洪;胡亮;田娇;赵继;史富增;何康康【作者单位】太原科技大学电子信息工程学院,太原030024;太原科技大学电子信息工程学院,太原030024;太原科技大学电子信息工程学院,太原030024;太原科技大学电子信息工程学院,太原030024;太原科技大学电子信息工程学院,太原030024;太原科技大学电子信息工程学院,太原030024;太原科技大学电子信息工程学院,太原030024【正文语种】中文【中图分类】TH122冲击压路机的出现是压实行业的一次革命,冲击压路机集冲击夯和滚压碾的功能于一体,它以新颖的原理作业,突破了以往的压实机械作业方式,是压实技术的一次创新。
减震器的特性分析与仿真

摘要减振器特性仿真可以验证减振器参数设计是否合理,及时发现设计中存在的问题,减少试验次数和费用,加快减振器设计和开发,具有很重要的经济效益和社会效益。
然而,对减振器特性仿真的研究,目前,国内外大都是利用现成的仿真软件,模型所需要参数大都需要试验获得,难以建立准确可靠的仿真模型,特性仿真数值不可靠。
本文对减振器结构和原理、各阻尼构件和局部节流压力损失进行了分析,对节流阀片阀口开度进行了探讨。
利用弯曲变形解析计算式,根据节流压力与流量以及速度之间关系,建立了减振器两次开阀速度点。
在此基础上,根据开阀前、后的油路模型,对减振器开阀前、后的特性进行了深入地分析,建立了减振器特性分段数学模型。
利用Matlab软件,对减振器特性模型施加一定频率和幅值的谐波激励,对减振器内、外特性进行仿真,并且对减振器特性影响因素进行了分析。
通过特性试验值与特性仿真值比较可知:所建立的减振器特性仿真模型是正确,特性仿真值是可靠的,对减振器设计和特性仿真具有重要的参考应用价值。
关键词:车辆工程,筒式减振器,分段数学模型,特性仿真,影响因素IAbstractThe characteristic emulation of the shock absorber can validate whether the designed parameter is proper or not, find the problems on time on the way of the designing, so experimentation and the expenditure can be reduced, then the shock absorber’s design, exploiture and yield can be greatly prompted.Therefore it is very import to the benefit of economy and society that the research of the characteristic emulation .Now the research of the characteristic emulation are mainly base on the ready-made software in homeland and fremdness. Because founding the precise model is rather difficult that the numerical value which is get by the characteristic emulation is uncertainty.For the characteristic emulation existing problems, the thesis analyzed the structure and principle of the shock absorber, the damping component and the lossing of local pressure of throttle and the uncorking of the throttle ing curved distortional resolvable calculate formulate , we can get the two critical velocity of shock absorber.Hereon bases , by analyzing fore-and-aft oil routes’ model and the characteristic emulation of the shock absorber , veracious and effective parted –mathematics’model of the shock absorber is established . By using the Matlab software to impose some frequency and breadth value on the shock absorber , emulated inside and outside of characteristic of the shock absorber and analysed effectible factors of shock absorber.By comparing the characteristic examinational value and the characteristic emulational value ,we can know the mathem atics’model is precise , .and the characteristic emulational value is dependable , It is referential importance for the design of shock absorber and the characteristic emulation.Key words: Vehicle engineering , Cylinder shock absorber , Characteristic modeling , Emulation , Effect factorsII目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言................................................ - 1 -1.1课题的背景和目的....................................... - 1 -1.1.1 研究背景........................................ - 1 -1.1.2 研究目的........................................ - 1 -1.2 减振器研究现状........................................ - 2 -1.3 本论文研究内容........................................ - 2 -第二章油液介质及其流动特性................................... - 3 -2.1 油液特性.............................................. - 3 -2.2 油液流动.............................................. - 5 -2.2.1 油液流动公式.................................... - 5 -2.2.2 油液流动分析.................................... - 6 -2.2.3 局部损失叠加原理................................ - 7 -2.3本章小结............................................... - 8 -第三章汽车筒式减振器阻尼构件分析............................. - 9 -3.1 常通节流孔............................................ - 9 -3.2 叠加阀片等效厚度与阀口开度............................ - 9 -3.2.1 叠加阀片等效厚度................................ - 9 -3.2.2 阀口开度....................................... - 10 -3.3 节流缝隙............................................. - 11 -3.4 活塞缝隙............................................. - 11 -3.5 活塞孔............................................... - 11 -3.5.1 活塞孔沿程阻力损失............................. - 12 -3.5.2 活塞孔局部阻力损失............................. - 12 -3.5.3 活塞孔等效长度的确定........................... - 13 -3.6本章小结.............................................. - 14 -第四章筒式减振器的工作原理及特性分析........................ - 15 -4.1 筒式减振器的工作原理................................. - 15 -4.1.1 复原行程....................................... - 15 -IIIIV4.1.2 压缩行程 ....................................... - 16 -4.2 复原行程特性分析 ..................................... - 16 -4.2.1 复原行程开阀速度点 ............................. - 16 -4.2.2 复原初次开阀前特性分析 ......................... - 19 -4.2.3 复原初次开阀后特性分析 ......................... - 20 -4.2.4 复原二次开阀后特性分析 ......................... - 23 -4.3 压缩行程特性分析 ..................................... - 25 -4.3.1 压缩行程开阀速度点 ............................. - 25 -4.3.2 压缩阀初次开阀前特性分析 ....................... - 26 -4.3.3 压缩阀初次开阀后特性分析 ....................... - 27 -4.3.4 压缩阀二次开阀后特性分析 ....................... - 29 -4.4 本章小结 ............................................. - 31 -第五章 汽车筒式减振器特性仿真 ................................ - 32 -5.1 减振器特性仿真的数学模型 ............................. - 32 -5.2 运动特性仿真 ......................................... - 33 -5.3 减振器外特性仿真 ..................................... - 34 -5.3.1 速度特性仿真 ................................... - 35 -5.3.2 示功图仿真 ..................................... - 36 -5.3.3 特性验证 ....................................... - 36 -5.4 减振器内特性仿真 ..................................... - 37 -5.5节流阀开度仿真 ........................................ - 38 -5.6本章小结 .............................................. - 39 -第六章 减振器特性影响因素分析 ................................ - 40 -6.1 阀片厚度h 对减振器特性的影响 ......................... - 40 -6.2 常通节流孔的大小f A 、y A 对减振器特性的影响 ........... - 40 -6.3 阀片预变形量0r f 对减振器特性的影响 .................... - 41 -6.4 活塞杆直径g d 对减振器特性的影响 ...................... - 41 -6.5 温度对减振器特性的影响 ............................... - 42 -6.6 本章小结 ............................................. - 43 - 结 论 ....................................................... - 44 - 参考文献 ..................................................... - 45 - 致 谢 ........................................... 错误!未定义书签。
冲击压路机缓冲减振系统的动力学仿真研究

冲击压路机缓冲减振系统的动力学仿真研究冲击压路机是一种重型机械设备,主要用于道路施工中的路面压实工作。
由于其工作过程中会产生较大的振动和冲击力,为了减少机械设备和操作人员受到的振动影响,需要设计一种缓冲减振系统。
本文将以冲击压路机缓冲减振系统的动力学仿真研究为题,介绍该系统的工作原理和仿真研究的方法。
一、引言冲击压路机在道路施工中起到了至关重要的作用,但其强大的振动和冲击力也给机械设备和操作人员带来了一定的危害。
为了保障工作安全和提高施工效率,需要设计一种缓冲减振系统来减少机械设备和操作人员受到的振动影响。
动力学仿真研究是一种有效的方法,可以帮助我们理解系统的工作原理和优化设计方案。
二、缓冲减振系统工作原理冲击压路机缓冲减振系统的主要工作原理是利用减振材料吸收和分散机械设备产生的振动和冲击力。
具体而言,系统主要由减振材料和减振器组成。
减振材料是系统的核心部分,可以选择弹性材料或吸振材料。
弹性材料具有较好的弹性和韧性,能够吸收和分散振动和冲击力。
吸振材料具有较好的吸振和消音效果,能够有效降低振动和冲击力的传递。
减振器是连接冲击压路机和减振材料的重要组成部分,可以选择液压减振器或气压减振器。
液压减振器利用液体的压缩和流动特性,通过改变液体的流动阻力和压力来减缓振动和冲击力的传递。
气压减振器则利用气体的压缩和膨胀特性,通过改变气体的压力和容积来实现减振效果。
三、动力学仿真研究方法动力学仿真研究是一种通过计算机模拟系统的动力学行为来分析和评估系统性能的方法。
在冲击压路机缓冲减振系统的研究中,可以使用有限元方法进行仿真分析。
有限元方法是一种数值计算方法,可以将复杂的连续体分割为多个小单元,通过数值计算来模拟和分析系统的动力学行为。
具体而言,可以将冲击压路机、减振材料和减振器分别建立有限元模型,并通过数值计算来模拟系统在不同工况下的振动特性。
四、仿真结果与分析通过动力学仿真研究,可以得到冲击压路机缓冲减振系统在不同工况下的振动特性。
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冲击压路机减振系统参数的仿真分析
摘要:近几年来,随着现代技术以及用户的需要,人们对冲击压路机牵引等舒适性提出了更高的要求,工程车辆各个性能的好坏直接性影响着驾驶员的舒适度、燃油效率以及开车安全等问题。
因此,对冲击压路机减振系统进行设计是当务之急。
本文对冲击压路机的工作原理以及动力学方程进行阐述,重点分析其减振系统参数的仿真模型。
关键词:冲击压路机;减振系统;参数设计;仿真模型
工程车辆的舒适性主要是指工程车辆在行驶的过程中所产生的
振动与冲击从而使人体感到不舒适等,并对人体的健康有一定的损害。
冲击压路机在行驶时,由于地面的激励以及压实轮的冲击等因素引起的振动,会使驾驶员产生疲劳,并且使工作效率降低,甚至发生安全事故等,因此,必须对冲击压路机的振动进行设计,从而减少对驾驶员的损害以及提高工作效率等,具有实际的意义。
1.冲击压路机的工作原理以及动力学方程
冲击压路机主要是由牵引车、工作装置、缓冲减振机构以及行走机构等几部分构成,所使用的冲击压实技术主要是一种非圆形以及大功率、路基的技术,这种技术是产生在上个世纪九十年代。
能够在短途转场从而不损害路面,同时在工作中,还能够选用平地机以及推土机配合使用,更进一步压实。
但是,冲击压路机在进行工作时,会产生一定的冲击力,这种冲击力会影响到驾驶员的舒适度,以及减少结构的使用寿命以及降低动力输出性能等。
经过研究发现,冲击压路机的振动主要是由牵引侧以及车架所产生的,因此,对其进行隔振时也应该对这两部分采取措施,采用动力学微分方程建立冲击压路机缓冲减振系统模型图,如下图1所示:在上图中,m1、m2以及m3表示的是牵引车、车架以及工作论的质量;k1、k2以及c1、c2表示的牵引车与车架,车架与滚轮之间的减振系统的阻尼系数以及刚度系数;f表示的是牵引车的牵引力;x1、x2以及u表示的是牵引车、车架以及滚轮的水平位移速度。
如果假设牵引车的速度是匀速行驶的,并且冲击压路机在外力的作用下是处于非常平衡的状态,f(t)就为滚轮重心发生突降时的冲击力。
根据每一个部件之间的稳定平衡量,最终建立运动微分方程式,如下所示:(m,c,k表示的是系统的质量矩阵、阻尼矩阵以及刚度矩阵)。
如果滚动轮在开始受到冲击时,表示f(t)开始作用了,那么牵引侧以及车架的初始位移就是0,将冲击荷载f(t)作用时间假设比较短,其公式为:,当受到冲击之后的车架的速度就能够表示为 m=j/m3,并且也可以将其方程式的初始条件设置为x1(0)=x2(0)=u(0)=0,
2.冲击压路机减振系统参数的仿真模型以及分析
2.1.仿真模型
在仿真模型建立之前,首先先建立cad模型,此种模型是在结构cae分析的基础之上,采用单伦式的冲击压路机模型并且在ug
软件中得到建立的,值得注意的是在建立此种模型时,应该对牵引车以及牵引抽进行简化的处理,并且按照零部件之间的关系进行重
新装配。
其次,根据牵引车的拓扑关系,建立整机的仿真模型,从而使模型具有确定的自由度等。
建立起来的仿真模型如下图2所示:
进行仿真模拟时,主要是创建约束力,分别为套筒力、接触力以及弹簧力。
套筒力能够实现横向或者径向的转变,同时采用bushing 对柔性连接对象进行模拟;接触力就是滚轮与地面间的力,是实体接触,而且通过控制接触参数来对管轮以及实体之间进行模拟等;所谓的弹簧力就是车架与牵引车之间通过弹簧进行连接,并且将缓冲弹簧的刚度计算出来,也就是283n/mm。
最后,创建地面与轮胎模型。
基于adamsview来添加轮胎车辆的轮胎模型组建,并且在创建轮胎模型的组建时,需要指定一定的地面,adams主要有ua、delft 以及pac89等轮胎类型,试验模型为delft,其他两种模型为解析模型。
而此次的仿真模型中,主要是采用pac89线性轮胎模型,来进行仿真。
2.2.分析仿真减振系统参数
基于adams的系统环境下,仿真已经给定的系统参数进行动力学性能时,牵引速度的均值为每小时14.4千米,进行压实工况的仿真曲线以及实验曲线,通过建立相关曲线可知,经过实测的结果与变化规律基本是一致的,即使有误差,这种误差可以忽略不计,不影响其实测结果。
通过曲线仿真能够判断仿真模型的准确性。
在上面动力学方程中,在定义减振参数为设计变量时,设计的变量为k1、k2以及c1、c2,表明了结构参数的设计在某一范围发生
变化时,给整机的动力学都会造成一定的影响这种影响就表现在设计变量灵敏度的绝对值越大,对目标测量值的影响也就越大。
k1、k2以及c1、c2的影响变化值如下表1所示:
由于c2的变化值对牵引车的荷载影响比较小,增加的幅度基本保持不变,因此c2的参考范围值可以定义为156-789n·s/mm,通过表中数据以及相关仿真曲线进行分析可以得出,k1、k2以及c1的峰值会出现不同时刻的前移,相应的方向拉力就会出现不同程度的增加,滚轮轴的离地面的程度也会不断增加,从而仿真曲线的振荡也比较大。
3.结束语
总而言之,通过对冲击压路减振系统的参数进行设计以及仿真,分析了系统中的刚度以及阻尼参数,并且研究这些参数对于水平冲击荷载力的影响程度,最后通过系统仿真模拟,得出一种设计变量对牵引荷载下的特性以及取值分析,k1、k2以及c1、c2的设计变量值可以按照由大到小进行结构化的参数设计。
参考文献:
[1]肇世华,张洪.基于matlab/simulink的冲击压路机牵引主机座椅悬架系统的研究[j].工程机械,2009,40(3):29-33.
[2]智晋宁,张洪.冲击压路机缓冲减振系统的动力学仿真研究
[c].2006中国科协年会.2006:399-405.
[3]智晋宁,张洪.冲击压路机缓冲减振系统的动力学仿真研究
[c].全球化制造高级论坛暨21世纪仿真技术研讨会论文集.2004:
105-108.
作者简介:姓名:艾宏远性别:女单位:北京交通运输职业学院职务教师。