车下设备弹性悬挂对高速客车平稳性的影响

为了分析车下设备弹性悬挂参数对高速客车平稳性的影响,通过对CRH3型高速动车组的车体有限元模型进行模态计算,并利用多体动力学软件SIMPACK建立高速动车组单车刚柔耦合系统动力学模型,研究车下设备悬挂参数对车体振动的影响规律。通过对比分析刚性与弹性两种不同的车下设备联接方式,结果表明弹性联接方式能够对车体的弯曲振动起到一定的抑制作用,能够降低车下设备对车体振动的影响。当车下设备的垂向悬挂频率介于8~12Hz之间时,车体中部的垂向平稳性指标值最小,而车下设备垂向悬挂频率的改变对车体前端和后端的平稳性指标影响不大。这表明当车下设备的垂向悬挂频率接近车体的垂向弯曲频率时,只能在一定程度上降低车体中部的垂向振动。同样,车下设备横向悬挂刚度的改变对车体前端和后端的平稳性指标影响也不大,主要影响车体中部的横向平稳性指标,最终优化的车下设备横向悬挂刚度要大于1.2倍的垂向悬挂刚度。车下设备质量越重、离车体中部越近,车体中部的平稳性指标值越小即车辆的平稳性越好。     

基于动力吸振原理的动车组车下设备悬挂参数设计

为降低车体的弹性振动,将车体考虑成弹性欧拉梁,基于动力吸振原理进行多个车下设备的最优悬挂频率设计。建立弹性车体和车下设备的垂向耦合振动数学模型,研究不同设备悬挂频率、联接阻尼、质量和安装位置条件下的车体振动分布规律。建立车辆系统三维刚柔耦合动力学模型,仿真分析在实际线路激扰条件下,车体振动和平稳性随设备悬挂参数变化的分布规律。垂向耦合振动理论分析表明动力吸振原理可用于车下设备悬挂参数设计,验证了用于车体弹性振动减振的可行性和有效性,能够显著降低车体的垂弯模态振动;将大质量设备越靠近车体中部安装时车体的减振效果越好;设备悬挂频率应接近车体的垂弯模态频率,较优的弹性联接阻尼比应满足0.05~0.20。三维刚柔耦合动力学仿真结果验证了理论分析结果,车辆运行速度越高,减振效果越显著。试验台结果表明车下设备采用弹性联接可显著改善高速动车组的乘坐平稳性,与理论和仿真分析结果吻合。     

动车组车下设备对舒适度的影响分析

为研究车下设备对动车组舒适度的影响,建立考虑车体弹性和多个车下设备的高速动车组垂向动力学模型,实现设备的质量参数、结构参数和悬挂参数等参数化建模,基于频域分析法推导系统加速度频响函数表达式,采用随机轨道不平顺激励功率谱和舒适度滤波函数计算舒适度指标,基于最优同调理论设计设备的最优悬挂频率和阻尼比并进行数值验证。结果表明,车体垂弯频率越高、设备质量越大且越靠近车体中心安装,舒适度指标越小,车辆乘坐舒适性越好,建议将大质量设备(4t及以上)悬挂在距车体中心5m以内;设备质心纵向偏心导致其吊挂点的作用力力臂改变和转动惯量增加,造成舒适度指标略有增加;在优化设备悬挂参数时,可以忽略车体结构阻尼的影响;设备质量越大,最优悬挂频率越低、最优悬挂阻尼比越大,且应当基于加速度响应设计最优悬挂阻尼比,最优同调条件为车体和设备的相位差接近π/2;针对所述车辆,设备最优悬挂频率和阻尼比分别为7Hz和0.2～0.3,车体加速度功率谱中的弹性振动主频得到充分抑制。     

悬挂设备隔振频率与刚度优化分析

基于隔振原理,首先给出了系统频率避免共振需要满足的条件;其次,以E3C动车组牵引变压器冷却单元风机组为研究对象,建立了详细的有限元模型,通过对其进行模态分析得到变压器组装的刚体振动频率和冷却单元吊梁的弹性振动频率;然后,按照变压器组装的垂向浮沉振动、风机组的自身工作振动、冷却单元吊梁的垂向弹性振动对组合模型振动的影响依次降低的原则,研究了风机组避免与三种激励发生共振所需的悬挂频率与刚度;最后,通过避开三种激励的主共振区得到最优的风机组悬挂频率和风机组安装座减振橡胶刚度。     

高速列车牵引电机冷却风机悬挂参数选择

为了获得最优高速列车牵引电机冷却风机双层悬挂参数,对轮轨和设备激励共同作用下的风机悬挂参数选择进行研究。建立车辆-设备动力学模型,并对系统振动响应进行积分求解,探讨刚、弹性悬挂,单、双层悬挂风机的振动特性。根据风机、框架悬挂参数对系统振动特性的影响筛选出最优悬挂参数取值范围,基于风机、框架悬挂参数匹配关系确定最佳悬挂频率比。研究结果表明,风机系统悬挂参数对车辆舒适度影响较小,但会影响风机系统振动,风机采用双层弹性悬挂能显著降低自身振动,当框架悬挂频率比取0.7～0.9,风机悬挂频率比取1.8～2.0时风机系统能获得较好振动水平。根据悬挂参数匹配关系,最终确定风机、框架最优悬挂频率比分别为1.8、0.9。     

高速客车车下设备最优悬吊刚度研究

建立了考虑构架及弹性车体的车辆系统简化模型,分析了车下设备采用弹性悬吊和刚性悬吊两种方式对车体振动的影响。研究表明:车下设备弹性悬吊方式能够在一定的频率范围内有效降低车体的弹性振动。采用传递函数理论,推导了车下设备最优悬吊刚度的数学表达式,分析表明,车下设备最优悬吊刚度对应的频率应接近车体的一阶弯曲频率。结合有限元和Simpack软件建立了高速试验列车的三维刚柔耦合动力学模型,并对试验车辆进行了滚动台试验测试,仿真结果与试验结果能够很好的吻合。     

高速列车弹性车体垂向振动与悬挂参数设计

高速铁道客车车体受轨道激扰力的作用产生弹性振动,影响客车运行平稳性。为了分析车体弹性振动与车体悬挂参数关系,基于刚柔耦合动力学原理,建立了客车垂向动力学模型,根据共振理论及模态叠加原理计算了系统固有频率和响应功率谱,分析了车辆系统悬挂参数和运行参数对振动的影响。仿真发现弹性车体振动响应大于刚性车体,车体一阶垂弯振动对弹性振动的贡献最大。在满足结构条件下,适当降低一、二系悬挂垂向阻尼、一系悬挂垂向刚度可减小车体弹性共振,系统各个部件自振频率控制、车体垂向悬挂阻尼控制可实现整车模态及局部有害模态控制。     

轨道车辆车下设备悬挂智能吸振设计研究

轨道车辆车下设备一般通过弹性悬挂安装在车体边梁或者底板安装座上,在车辆行驶过程中,其悬挂参数会对车体地板的振动产生一定的影响.建立了考虑车体柔性与车下设备的车辆系统刚柔耦合动力学模型,对车辆行驶过程中车下设备悬挂参数对车体振动响应的影响进行了计算分析.结果 表明,车下设备悬挂参数一定程度上影响车体的振动,进而提出了一种...     

悬挂式塔设备自振周期的数值解法

根据悬挂式塔设备的固定条件与连续条件，利用弹性连续体分析模型与数值解法求解振动方程，提出了简支条件下悬挂式塔设各自振周期的计算方法。此法不仅适用于等截面设备，也适用于变截面设备。此计算方法与有限元法进行对比，取得了令人满意的结果。文中还对最适宜的支座位置进行了讨论。     

含柔性吸附材料的攀爬机器人振动特性与稳定性分析研究

为了提升攀爬机器人壁面运动稳定性从而提高其工程应用能力。针对攀爬机器人壁面运动过程的振动与动力学耦合特性问题,本文设计制作了一种含柔性吸附材料的攀爬机器人。基于刚柔耦合原理,获得刚性体与柔性体运动学递推关系,利用拉格朗日原理建立攀爬机器人动力学方程。推导得到反应动力学耦合程度的数学模型。通过仿真分析得到运行相同位移情况下,通过调整加减速时间比例使得机器人振幅下降35%,分析得到一定范围内攀爬机器人刚性质量与吸附材料弹性模量增加通过降低动力学耦合程度降低攀爬机器人振动响应。通过样机实验测量了攀爬机器人负载能力与不同运动阶段真空度与流量的稳定性。研究为攀爬机器人的驱动控制策略与工程应用奠定基础。     

充液拉深设备柔性控制系统的研究

针对充液拉深新工艺对设备的控制精度和操作灵活性的要求,对充液拉深控制系统的结构、压力控制和用户编程等关键问题进行了全面地研究。充液拉深控制系统采用了"高性能PLC+大屏幕触摸屏"的结构形式,以使加工过程可视化并支持用户编程技术。设计了压力闭环控制系统并采取了分段积分的控制算法,以解决电磁比例溢流阀单独使用时压力调节存在静差的问题。以高性能PLC为控制器,采用结构化编程和人机界面技术开发了支持用户编程的柔性控制系统,以满足新工艺对设备操作灵活性的要求。采用上述技术研制的多台充液拉深设备已投入实际生产。实践结果表明:设备压力控制的稳态精度和调节时间均满足要求,且用户可根据新工艺要求,灵活地设定手动调试操作和自动加工流程。     

柔性流水车间设备利用率排产优化问题研究

针对具有工序约束信息的柔性流水车间的设备利用率优化问题,提出利用PSODE混合算法来解决该问题,全局优化过程采用群体优化算法,在局部优化过程中通过上下道关联工序约束信息来控制工件的分配,将并行工位总设备利用率作为适应度函数,构建了具有关联工序约束的柔性流水车间生产调度模型,确定生产工件的加工路径、加工顺序、开工时间和完工时间。通过多组方案数值计算结果对比分析,验证了PSODE算法解决柔性流水车间设备利用率优化问题的有效性。     

基于刚柔耦合的导轨滑块移动副建模

以导轨滑块机构为例,讲述了其刚柔耦合仿真的具体实现方法.首先在SolidWorks中建立导轨滑块三维模型,然后在ANSYS中生成导轨柔性体的模态中性文件,通过软件接口导入到ADAMS中,从而得到所需的柔性体,将滑块设为刚体,生成柔性多体动力学模型,为精确进行动力学仿真和实际物理样机的制造提供了基础.     

一种铝制薄壁散热管准柔性制造成套装备的集成控制方案

针对铝制薄壁散热管准柔性制造成套装备系统设计和工艺流程要求,提出了一种集成控制方案,侧重研究了高频焊接功率－速度自适应控制、不同规格散热管的精密成型控制及工艺参数匹配、成型机组和精整机组的无轴同步控制、定尺切断控制、精准分选控制等关键技术问题,有效提高了准柔性制造的切换速度和自动化水平。通过系统整体调试和生产应用验证了所提集成控制方案的有效性。     

基于俯仰角加速度的驾驶室悬置系统修改

采用柔性化的驾驶室建立驾驶室悬置系统的多体动力学模型,通过道路试验测得仿真模型的激励和验证信号,从自由度、加速度均方根值和系统模态等三个方面验证了模型的正确性。以俯仰角加权加速度均方根值为优化目标,在频域内对驾驶室悬置参数进行了正交试验匹配,使得不同车速下座椅处的俯仰角加权加速度均方根值平均降低14%,垂向加权加速度均方根值平均降低9%,驾驶室悬置动扰度平均降低18%。最后重新设计了驾驶室前后悬置弹簧。     

Active robust vibration control of flexible composite beams with parameter perturbations

In this paper, a time domain approach is presented to treat the problem of active controlling simultaneously the bending and torsional vibration of flexible composite beams under both mode truncations and parameter perturbations. In the proposed approach, the residual model, which is known as unstructured uncertainty, is viewed as an additive perturbation to the controlled model. Based on a state space model, which incorporates both bending and torsional deformation effects, of the flexible composite beam with piezoelectric sensors and actuators, a robust stability condition is derived to guarantee that both bending and torsional vibration of the flexible composite beam, which is subject to both mode truncation and linear time-varying parameter perturbations, can be actively controlled by an observer-based controller. The proposed robust stability condition gives an insight into the relationship between the stability margins of the controlled and residual mode subsystems, spillover effects and additive time-varying parameter perturbations. Finally, an active robust vibration control problem of a cantilevered flexible composite beam with piezoelectric sensors and actuators is provided for illustration.     

混凝土泵车臂架回转动力学特性

基于刚柔耦合系统动力学理论,对混凝土泵车臂架回转起动、制动时的阻尼振动衰减特性进行了仿真,研究了臂架横向振动机理,提出了平稳制动、减小横向振动的控制策略,通过试验论证了控制策略的可行性,为其他类似的回转制动工程机械安全控制提供了新的方法.