矿用自卸车乘坐舒适性试验研究

车辆舒适性对驾驶员的身心健康有重要影响。为研究矿用自卸车在随机路面上行驶时的乘坐舒适性问题,以某110吨矿用自卸车为研究对象,建立整车10自由度动力学模型,分析车辆舒适性的影响因素,并选择矿区随机路面进行现场试验测试和分析,获得不同路面激励工况下的时域响应、频域响应以及车辆乘坐舒适性。结果表明随着车速增加,路面激励加速度的大小和频率都增大,导致车辆舒适性变差;随着车辆载重增加,路面激励频率减小,车辆舒适性提高。     

人-车系统的人体乘坐舒适性仿真及实验研究

汽车振动直接影响人体的乘坐舒适性.为了高效地评价振动环境下人-车系统的人体乘坐舒适性,运用ADAMS/View和LifeMOD软件构建了人-车系统生物力学仿真模型,通过对路面不平度的模拟,将不同路面作为振动激励添加到人-车系统的动力学分析当中,进行不同路面及不同车速的人体乘坐舒适性仿真研究.在SA30-S802/ST随机振动台上,进行相应路面及车速激励的人体振动响应实验,并验证了人体乘坐舒适性.将仿真计算与实验结果进行对比研究表明,仿真结果和实验结果基本一致,一定程度验证了所建立的人-车系统生物力学仿真模型的正确性及其进行人体乘坐舒适性仿真的可靠性,对快速评价人-车系统的人体乘坐舒适性具有一定的指导价值,为在汽车产品的设计阶段进行人体乘坐舒适性预测和评价提供了有效方法.     

重型矿用自卸车油气悬架参数优化

讨论了某360吨矿用自卸车单气室油气悬架的优化设计。参考传统的车辆动力学模型,考虑了轮胎阻尼和油气悬架非线性特征,建立了更符合工程实际的矿用自卸车五自由度数学模型。以随机输入和脉冲输入为加载条件,构建了随机输入条件下车身垂向加速度均方根值为目标函数的优化模型。分析了前、后油气悬架刚度和阻尼性能对车身和人体振动响应的主要影响。最后,采用遗传算法对油气悬架主要参数进行了优化设计。优化结果表明：车身垂直加速度均方根值下降25.6%,满足标准ISO2631对两种路面输入的平顺性要求。     

基于车桥耦合振动的车辆舒适性分析

研究车桥耦合振动引起的车辆舒适性问题对合理设计桥梁结构,从而减小车桥耦合振动响应和提高司乘人员的乘坐质量具有重要意义。分别利用有限元法和达郎伯原理建立了大跨度公路斜拉桥三维模型和9个自由度的车辆空间模型。通过位移和力的协调条件将车桥两个子系统耦合起来,求解车桥系统的振动微分方程。基于计算机软件ANSYS中的APDL语言编写了求解振动微分方程迭代计算的命令流,以ISO2631-1―1997标准建立了评价车辆舒适性的方法,并据此分析了主跨为550m的福建长门大桥在多车辆通过时考虑不同车速和车重时的车辆动力响应和车辆舒适性。计算结果表明,随着车速的增加,车辆的动力响应增加,舒适性变差;而随着车重的增加,车辆的动力响应减小,舒适性变好。     

不平整跑道激励下飞机起落架随机响应及可靠性分析

采用非线性二自由度系统构建了飞机起落架模型,通过时域噪声刻画了不平整跑道对飞机起落架系统的随机激励,并引入路面不平度系数描述了跑道的不平整程度;基于飞机起落架模型响应的概率密度函数及其统计量,开展了不平整跑道对飞机起落架系统影响规律的研究。应用随机可靠性分析方法以及人体振动舒适性理论,通过建立安全域和舒适域与系统响应之间的关系,分析了起落架模型在不同路面不平度系数下的可靠性,并对乘客舒适性进行了评价。研究结果表明：路面不平度系数越大,系统状态变量的波动越剧烈,系统的可靠性和舒适性与路面不平度系数呈一定的负相关性;在路面不平度系数较小的情况下,系统平均首次穿越时间以及舒适性受随机扰动的影响更加显著。     

基于辨识路面的矿用自卸车平顺性优化

矿用自卸车行驶路况恶劣,路面激励是平顺性研究中的重要因素。结合整车刚柔耦合模型,提出一种利用遗传算法优化的BP神经网络(GA-BP)辨识矿山路面不平度的方法,与标准BP网络相比预测能力得到极大提高,并通过整车道路试验验证了该方法辨识路面的准确性。通过与矿用自卸车常用C级、D级路面平顺性仿真结果对比显示,基于辨识路面的模型仿真精度提高了12.3%。在此基础上,以座椅垂直方向加速度均方根值为目标,将簧载质量和轮胎刚度阻尼作为不确定量,通过建立Kriging近似模型,运用多岛遗传算法对油气悬架和座椅结构参数进行不确定性优化,优化后目标值下降了37.4%,从而达到提高矿用自卸车平顺性能的目的。     

傅里叶逆变换模拟路面对车辆平顺性的影响

利用Matlab仿真生成各种等级随机路面激励对二自由度履带车辆模型所产生的振动响应,并进行平顺性影响的分析。其间,设计了基于离散傅里叶逆变换生成路面不平度的方法,并对仿真生成的B级和D级路面与标准功率谱进行了对比验证。构建了二自由度车辆模型,利用Simulink软件建立了系统仿真模型,在不同车速、不同路面等级输入下对履带车辆平顺性影响进行了分析。结果表明,路面变差和提高车速都将降低车辆的行驶平顺性。     

空间时间域路面行驶车辆的演变随机响应分析

介绍在空间频率——时间域计算随机路面行驶车辆演变随机振动响应功率谱的方法。根据积分变换调制路面对行驶车辆的随机激励,利用行驶车辆的行程与持续时间的确定性关系确定随机激励与响应的功率谱,在实数域用确定性振动响应分析结果预测演变随机响应功率谱。给出随机路面行驶四轮车在空间频率——时间域的激励功率谱矩阵和计算机仿真结果。研究表明：只要车辆的行驶速度是持续时间的确定性函数,就能将路面对车辆在空间域的平稳激励转化为在时间域的演变随机过程;在实数域预测行驶车辆演变随机振动响应功率谱的方法是可行的。     

路面板固化翘曲对车辆动荷载和行驶舒适性的影响

路面板由于施工早龄期阶段显著的板顶干缩和凝固温度作用会形成一个始终向上的固化翘曲,基于1/4车辆模型,叠加固化翘曲、环境温度和路面等级对路面随机不平度的共同作用,采用车路动力分析方法研究了固化翘曲对车辆随机动荷载和行驶舒适性的影响。研究表明:固化翘曲对较高平整度等级路面平整度和随机动荷载影响较为显著,主要影响与(板长/车速)相关频率处的路面不平度和车辆随机动荷载参数值。固化翘曲与环境场温度梯度叠加会产生向上或向下翘曲两种情况,面板向上翘曲对路面不平整度和随机动荷载影响较大,向下翘曲则影响很小,但翘曲总体相比路面等级、车辆参数、车速对行车舒适性的影响小。基于该方法可同理分析三辊轴施工形成的更小尺度面板不平整波影响,分析表明该不平整波激振影响的基频值更高,比面板翘曲影响更显著。建议施工尽量控制面板固化翘曲与环境温度组合温度差在-10℃以下,避免辊轴波的出现。     

基于Mecanum轮的电动轮椅与路面耦合系统振动特性分析

为了分析基于Mecanum轮的全方位移动轮椅的振动特性,建立Mecanum轮与地面接触模型和7自由度移动平台模型,利用轮子与路面接触点的位移协调方程及轮椅与路面之间相互作用力的平衡关系构建轮椅与路面耦合振动方程,通过模拟仿真,研究轮子与路面接触的起始位置、转速以及负载大小对轮椅振动特性的影响规律。搭建了全方位移动试验台,通过试验验证了数值仿真的准确性。分析结果表明:从乘坐的舒适性出发,应尽量保持轮子与路面起始接触位置相同。轮椅的振动频率和幅值随着转速的增加而增大,当转速介于150 r/min和200 r/min之间时,轮椅的振动频率与人体固有生物波(8 Hz)接近,会引起乘坐者的强烈不适感。乘坐者的体重对轮椅振动特性影响较小但对振动的幅值有一定的抑制作用。     

受路面随机激励作用车室低频耦合轰鸣声分析

为分析车室受路面随机激励作用产生的低频轰鸣声,采用白噪声过滤方法模拟路面随机激励,建立路面随机激励时域模型,根据拉格朗日原理建立整车七自由度振动动力学模型,利用Matlab建立受路面随机激励作用引起的悬架激励力仿真模型,并通过快速傅里叶变换得到悬架激励力幅频谱。利用Hypermesh建立车身结构有限元模型和空腔声场有限元模型,分别利用Nastran、Virtual.Lab计算车身结构模态和空腔声场模态,并采用模态叠加法计算声固耦合系统模态,最后施加悬架激励力载荷进行基于模态的耦合声学响应分析。分析结果表明:在频率20 Hz~50 Hz范围内,路面随机激励对车室低频耦合轰鸣声的贡献较大,以结构变形为主的耦合系统模态,受路面随机激励作用极易使车室空腔出现低频耦合轰鸣声。     

路面多种激励下汽车运输包装产品动态响应的数值仿真

为果蔬等产品在汽车运输中的疲劳损伤度计算提供依据,以4自由度汽车振动系统为基础,建立了路面脉冲激励和路面位移随机激励共同作用下的车辆-包装件动力学模型,并且推导了其相应的动力学方程.讨论了路面位移随机激励的时域模型并对其B级公路路面不平度进行仿真.结合一个工程实例,在B级公路路面位移随机激励和路面脉冲激励共同作用下,利用Newmark和Runge-Kutta数值积分方法分别对车身的响应和对包装产品的动态响应进行数值仿真.     

虚拟激励算法下的汽车悬架振动分析

采用虚拟激励法和模态叠加相结合的方法,应用mathematic语言编制了二分之一车辆模型的悬架系统性能仿真程序。并以某汽车悬架系统为例,进行了模拟仿真计算,得到了给定测点在平稳路面激励下的响应功率谱矩阵和系统各阶振幅及相位差与路面激励频率之间的关系。计算结果表明该方法具有一定实用价值,可大体上反映出汽车振动性能及平顺性好坏。     

装有横向稳定器的车辆悬架系统Simulink振动分析

以某款轿车的横向稳定器为研究对象,研究其在行驶过程中对车辆侧倾性能的影响。首先建立装有横向稳定器的四自由度的车辆悬架系统数学模型,采用Matlab/Simulink工具箱进行仿真分析。然后以随机路面激励和稳定器刚度系数作为输入量,以汽车悬架的质心速度、侧倾角速度和悬架的变形作为输出量。通过对比仿真曲线,得知装有横向稳定器的悬架系统与无横向稳定器的悬架系统相比,车身侧倾角度减小,操纵稳定性和行驶安全性有一定程度的改善。     

Pseudo-excitation-method-based sensitivity analysis and optimization for vehicle ride comfort

In this article, sensitivity analysis formulae for optimizing vehicle suspension systems are derived using the pseudo excitation method (PEM). A spatial finite element model is used to describe the dynamic behaviour of a vehicle running on a randomly uneven road, of which the irregularity is assumed to be a Gaussian random process. Based on the random equations of motion with the right-hand side random acceleration replaced by a pseudo acceleration excitation, various first and second orders of sensitivity formulae are calculated conveniently by differentiating these equations. The optimal solutions when vehicle ride comfort is the objective function are derived by means of these flexibilities. The optimization efficiency and the computational accuracy are numerically justified.     

运输包装系统随机振动频域分析

为了研究包装件在实际流通环境振动特性下的振动规律,以车辆、包装件构成的六自由度运输包装系统为基础,构建了在以白噪声为输入的路面不平激励下的振动模型,建立了路面不平激励的数学模型、运输车辆以及包装件的动力学模型。借助Matlab/Simulink仿真技术,对运输包装系统随机振动进行了频域分析,得到了内装产品及易损零件随机振动加速度响应的幅值频谱和功率谱密度。仿真结果表明了随机振动强弱程度与频率的关系,全面反映了随机振动规律,为缓冲包装设计提供了理论依据。     

悬挂式人行桥基频估算及考虑车致振动效应的行人舒适性评价

将人行桥作为车行主桥的悬挂结构,形成一个组合式桥梁,共同解决人车通行问题,然而这种结构形式在主桥车辆荷载激励下人行桥的振动舒适性还有待研究。首先推导了悬挂式人行桥的基频估算公式并通过有限元计算进行了验证,研究表明悬挂式人行桥的基频很大程度上取决于车行主桥的自振特性。采用分离迭代法对某悬挂式人行桥的车致振动响应进行了分析,结果表明车行桥路面粗糙度、车速、车流密度等都会显著影响车辆通过时桥梁的振动响应,车致振动引起的人行桥跨中竖向峰值加速度可达到仅人行激励引起的相应值的一半以上,悬挂式人行桥行人舒适性评价中应考虑会降低其舒适度的车致振动效应的影响。     

变速磁流变半主动悬架车辆与随机路面系统的模糊振动控制

建立半主动悬架车辆和随机路面系统模型,在采用磁流变减振器的基础上,应用模糊逻辑控制理论,进行车辆半主动悬架模糊控制器的设计,获得在模糊控制理论下可调阻尼力随时间变化的关系,应用simulink编制车路模型的仿真程序,研究在模糊控制算法下的匀变速行驶车辆路面系统平顺性问题。计算结果表明,与被动悬架的车辆相比,模糊控制的磁流变半主动悬架车辆可以改善行驶平顺性,同时还可减少车对路面的作用力,这对于车路系统是有利的,对于深入分析路面结构动力响应也具有重要的参考价值。