基于轮对吸振器的城市轨道车轮减振研究

以减少城市轨道车辆的轮对垂向振动为目的,建立了包含轮对吸振器的车辆-轨道耦合模型,提出了一种新颖的采用轮对吸振器的车轮减振方法。通过对轮对吸振器曲轴反“U”字形的设计实现了吸振器可安装在轮对上的物理模型,并对轮对吸振器的参数进行理论设计,讨论了吸振器的质量比对其减振性能的影响。利用轮对垂向振动加速度及轮轨动作用力指标分析采用吸振器前后轮对的垂向振动特性,获得了轮对吸振器的减振效果;根据城市轨道交通车辆运行速度变化频繁的特点,获得了不同速度工况下吸振器的减振效果。研究结果表明：在车辆速度为80 km/h的运行条件下,轮对垂向振动峰值频率处的减振效果可达39.2%;在其他速度工况下,轮轨动作用力都被很好地抑制,并且车速越高,吸振器的减振效果越明显。因此,轮对吸振器能够有效降低轮对的垂向振动,改善轮轨相互关系,具有较好的减振效果,对于提高城市轨道车辆运行的平稳性具有一定参考价值。     

振源传导桩隔振系统作用机理与性能

针对目前振动控制措施对轨道交通运营中低频振动的控制效果欠佳的问题,提出一种新型的减振措施——振源传导桩隔振系统。通过分析振源传导桩隔振系统的作用机理和结构布置,建立了振源传导桩隔振系统的数值模型,并以西安地铁二号线钟楼段为例进行参数分析,评价了该系统的减振性能。结果表明,振源传导桩系统具有良好的减振性能。隧道上方地面的振动速度和加速度随传导桩的桩长增加而显著降低。列车运营速度在22.22 m/s以下时,车速变化对系统隔振效果影响不大。车速大于22.22 m/s时,地面振动响应幅值明显随车速的提高而增大,应适当增加传导桩的桩长。     

电动轮减振系统集成设计、参数匹配及其优化控制

电动轮驱动系统在简化车辆底盘结构,提高驱动效率的同时,增加了车辆非簧载质量,导致车辆行驶平顺性降低。传统悬架控制中常用的LQR最优控制算法受其权重系数的影响较为明显,其权重系数的选取方法主要是依靠经验设计,这不仅加大工作量,而且无法保证系统达到最优。文中提出一种针对外转子轮毂电机的电动轮减振系统设计方案,并基于粒子群优化算法对该减振系统进行参数匹配,使得该系统满足轮内被动减振的要求。然后,采用基于粒子群优化权重系数的LQR控制方法,设计LQR优化控制器对电动轮内减振系统和车辆悬架进行综合控制,进一步优化车辆平顺性和电动轮振动性能。最后,基于MATLAB/Simulink软件的仿真分析表明:所设计的轮内减振系统和车辆主悬架在基于粒子群的LQR控制下,能有效降低车身垂向加速度和电机冲击力,改善车辆和电动轮的垂向振动性能。     

基于模糊控制的高速列车半主动减振器研究

装有被动减振器的列车在时速大于200km的高速运行条件下，振动性能恶化。采用半主动减振器后，通过对减振阻尼系数的实时调整，可改善高速列车运行时的动力学性能。采用高速开关阀来控制的半主动减振器，运用模糊控制策略动态地确定车辆运行时的阻尼值，并通过PWM控制方式实现阻尼的调节。这种新型减振器具有减振力调节方便，控制实时性好，结构相对简单的优点。     

车辆并联多维减振座椅的模态分析

车辆座椅的振动是典型的多维振动。现有一种新型车辆并联减振座椅,能够提供3个自由度的减振形式。对该车辆减振座椅的主体并联机构建立动力学方程,进行了模态分析,确定了座椅系统合理的弹性系数及阻尼系数,然后用MATLAB软件绘制出车辆减振座椅的振动曲线,同时用ADAMS软件进行减振座椅的仿真分析,验证了理论分析的正确性及该车辆座椅有较好的减振性能。     

弹性车轮对地铁直线段轨道减振特性研究

为了评估弹性车轮在地铁直线电机线路的减振效果,结合试验与仿真分别对直线段正常工况与极端工况下弹性车轮减振特性进行研究。现场试验获取了直线段正常工况下轨道和隧道壁的振动水平,试验结果表明,弹性车轮对正常工况下的直线轨道系统的振动有一定的抑制作用,减振量可达2~3dB,同时对车轮多边形冲击振动有明显的减振效果。为了进一步探究对轨道存在钢轨波浪形磨耗或钢轨焊接接头几何缺陷的极端工况下弹性车轮的减振效果,建立车辆-轨道耦合动力学模型,将弹性轮对解耦为轮芯、左轮辋和右轮辋,采用6个自由度建模,轮芯与轮辋间通过弹性橡胶层耦合连接。模拟弹性车轮通过有波磨和焊接接头的钢轨时的振动特性,其数值仿真结果表明,在极端工况下,弹性车轮减振效果可达4~7dB,弹性车轮减振效果随着车辆速度的增加更加显著。     

基于并联机构的车辆多维减振座椅的设计

车辆系统的振动是典型的多自由度振动,多自由度减振座椅的减振性能是乘员的乘座舒适性的关键。基于并联机构的多维运动原理,构造出一种新型的具有3自由度的汽车并联减振座椅。对该3自由度的汽车并联减振座椅的主体并联机构建立运动学模型,进行了位置理论分析,最后通过ADAMS软件建立减振座椅振动模型并进行减振性能仿真,验证了该减振座椅系统具有良好的减振效果。     

泥沙条件下改性复合材料减振降噪性能研究

为了改善水润滑轴承材料热塑性聚氨酯（TPU）的减振降噪性能,以TPU为基体、聚四氟乙烯（PTFE）为添加剂,通过物理共混的方式制备PTFE/TPU改性复合材料。在RTEC摩擦磨损实验机上模拟泥沙工况,对复合材料进行不同速度和载荷下的摩擦学试验,通过分析复合材料的力学性能、摩擦因数、表面形貌以及振动噪声行为,探讨其摩擦磨损规律与减振降噪性能。结果表明：复合材料的拉伸强度和邵氏硬度均随着PTFE含量的增加而先增加后降低,质量分数8%PTFE改性TPU复合材料表现出最好的力学性能;随着速度与载荷的增大,复合材料的摩擦因数逐渐增大,材料表面损伤、变形、剥落等严重损伤逐渐增多;与纯TPU相比,改性复合材料的摩擦磨损剧烈程度更低,摩擦因数的变化幅度较小且摩擦因数曲线相对光滑,材料微观表面的损伤更少;随着速度与载荷的增大,复合材料的振动响应与辐射噪声现象增大,振动与噪声信号的平均强度增大,频域上的频率分量增多,幅值分量增大,主频向高频转移;PTFE能够改善TPU的摩擦学性能,降低摩擦因数,同时赋予复合材料一定的减振降噪性能,并且效果在高速、高载荷下更为明显。     

液力变矩器的减振性能分析

分析车辆动力总成的扭转振动特性,有助于改善车辆的舒适性和经济性。本文着重介绍自动变速箱的扭振减振性能,通过理论假设,简化典型的横置前驱得机械模型,并建立相应的数学模型。基于此数学模型,通过MATLAB计算仿真,比较评估相同扭振减振器不同参数的对系统减振特性的影响,以及介绍在不同减振器下差速器的速度响应的区别。     

基于ANSYS的轮轨摩擦热效应分析

随着铁路的高速化和重载化,车辆运行环境日益恶化,破坏的程度也越严重。针对机车特定轮重、相对滑动速度、摩擦系数的工况,应用有限元分析软件ANSYS对钢轨瞬态温度场作了计算研究,并利用其中的参数化设计语言(APDL)实现了移动载荷的加载。结果表明钢轨轨表面温度随摩擦系数和相对滑动速度的增加而增大,最高温升与摩擦系数和相对滑动速度呈线性关系。得出的温度场为钢轨结构优化设计提供了依据。     

Experimental study of air squeeze effect on high-frequency friction contact

A special tribometer was developed which was used to test sliding friction force between PTFE-based composites and bronze with normal (out-of-plane) or transverse (in-plane) high-frequency vibrations under three different environmental pressures. The influences of environmental pressure, vibration amplitude and sliding velocity on sliding friction coefficient were studied. The results show that the effect of environmental pressure on reduction of sliding friction is outstanding. With the increase of vacuum, the reduction of sliding friction by high-frequency vibrations decreased, especially the reduction of sliding friction by normal vibration. The sliding friction coefficient with high-frequency vibrations slowed down as the vibration amplitude increased. With increase of sliding velocity, the time-averaged friction coefficient with transverse vibration increased.     

变滑动磨擦系数振动系统最优化计算方法研究

研究了两自由度滑动摩擦系数随相对速度变化的干摩擦振动系统简谐激励响应计算问题,通过将干摩擦力中的理想干摩擦力（Coulomb dry friction)部分进行Fourier级数展开,取级数展开的第一项作为近似,结合一次谐波平衡法,推导出了系统的非线性频响方程组,运用最优化理论中求解非线性方程组的梯度算法,给出非线性频响方程组的数值迭代格式,最后,通过一个数值例分析讨论了干摩擦力对系统响应的重要作用。     

摩擦摆中的摩擦激励特性研究

介绍一种摩擦摆实验装置,建立摩擦摆稳定摆动状态下系统的运动微分方程,计算并讨论摩擦副间相对角速度和相对角加速度对摩擦摆自激振动稳定性的影响。结果表明:与相对加速度有关的交变摩擦力是系统自激振动的主要原因,因此有效控制工程实践中各种摩擦自激振动的途径在于,力求使摩擦副间摩擦力既不随相对速度变化,更不随相对加速度波动。     

干气密封滑动密封端面高频微幅摩擦振动研究

为揭示干气密封端面间摩擦振动规律,通过对密封端面在干摩擦状态下的微观形貌与受力进行分析,基于分形理论构建包含分形参数的密封端面法向位移激励,以及干气密封在干摩擦状态下的两自由度摩擦振动系统模型,并对摩擦振动系统模型的影响因素进行数值分析.研究结果表明:法向振动位移和速度随着分形维数与转速的增大先增大后减小;密封环面分形...     

随行振动胶塞用芳纶纤维布复合材料的制备及摩擦磨损性能

针对石油钻井中使用的随行振动胶塞与套管、岩石摩擦磨损较大的问题,提出采用芳纶纤维布复合材料来增强随行振动胶塞的耐磨性。根据Bnierley经验公式法试织出6种不同经纬密度的试样织品,借助万能磨耗机试验研究织物不同经纬密度和不同摩擦转速对芳纶纤维布复合材料耐磨性的影响。结果表明:摩擦转速一定的条件下,织物经纬密度越大,芳纶纤维布耐磨性越好;织物经纬密度相同的条件下,在一定摩擦转速范围内,芳纶纤维布耐磨性随着摩擦转速的提高而增强,但当摩擦转速过高时芳纶纤维布的耐磨性会出现下降趋势。     

Dynamic response analysis of block foundations with nonlinear dry friction mounting system to impact loads

It is essential to establish a dynamic model to predict and evaluate the dynamic performance of a nonlinear dry friction mounting system during design procedure, when it is impossible to carry out the test of prototype. Unlike the conventional ideal dry friction model where the direction of dry friction force is always considered to be opposite to that of relative velocity, a new equivalent resistance model of dry friction force is proposed based on the bilinear hysteretic model by introducing a parameterg γ in this work. The equivalent resistance contains spring force and damping force, whose direction is not opposite to that of relative velocity. Then, a dynamic model of the block foundation with nonlinear dry friction mounting system is established. When the equivalent resistance is applied to the dynamic model, its dynamic responses are obtained under common practical forms of press loads: rectangular pulse, half-sine pulse, and triangular pulse. Compared to experimental results, the dynamic responses based on the equivalent resistance model are more consistent with the simulation results based on the ideal dry friction model and the validity of the equivalent resistance model for the bilinear hysteretic model in this work is verified. Furthermore, the effect of the pulse shape and pulse duration on the dynamic responses of the block foundation with nonlinear dry friction mounting system is investigated.     

制动参数对制动系统稳定性的影响

以汽车的制动盘与摩擦片构成的制动系统为研究对象,建立了基于Stribeck摩擦模型的制动系统动力学模型。采用数值仿真的方法就制动系统的初速度、制动压力、阻尼和刚度等制动参数对系统稳定性的影响做了定性的分析,提出了提高系统稳定性的方法。研究结果表明:随着制动初速度的增大,系统的振动幅值也变大,但系统达到稳定状态的时间越短;系统的振动幅值随着制动压力的增大而减小,适当地提高压力可以减小振动;系统的阻尼越大,系统越快达到稳定状态;系统的刚度越大,系统达到稳态运动所需的时间就越长,达到稳定前振动的幅值随着刚度的增大而变小。     

碳纤维改性热塑性聚酰亚胺材料摩擦磨损性能

通过正交实验设计和方差分析,系统考察了工况（温度、速度及载荷）对碳纤维改性热塑性聚酰亚胺（TPI）摩擦磨损行为的影响。用电子显微镜（SEM）观察其磨损面形貌分析材料磨损机制。研究表明：随着温度升高,分子链相对滑移增强,体现出良好的自润滑特性,材料的摩擦因数和磨损率均有所下降;排除摩擦热的干扰,方差分析表明载荷、速度及其交互作用对材料摩擦磨损行为影响不显著。根据粘着摩擦理论,载荷的改变对材料抗剪切强度无明显作用,表现为材料摩擦磨损性能稳定。随速度的增加,材料抗剪切强度呈现下降趋势,同时考虑到受力中的塑形硬化现象,摩擦因数出现先增后减的变化。     

The effect of frequency of vibration and humidity on the coefficient of friction

Variation of friction coefficient with the variation of frequency of vibration and relative humidity is investigated experimentally on a mild steel disc. A pin-on-disc apparatus having facility of vibrating the disc at different frequency and amplitude is used for the experiment. During the experiment, normal load, speed and relative humidity were varied. The surface conditions of the mild steel base plate were ‘as-turned’ and ‘as-ground’. It is found that friction co-efficient under no vibration condition is higher than that under vibration condition, and the values of friction co-efficient decrease with the increase of frequency of vibration. Similarly, the friction co-efficient decreases with the increase of relative humidity. It is also observed that the rate of reduction of friction co-efficient has a particular relationship with the frequency of vibration and the relative humidity.     

非公路车辆座椅悬架振动的动力学分析

非公路车辆工作条件恶劣,座椅振动具有低频高强度的特点。将座椅简化为由浮动机座驱动的单自由度系统,依此分析了非公路车辆座椅的振动动力学特点,结果表明在底座低频振动区,座椅和激励振动的振幅和相位基本一致,振幅随阻尼增大而增大;在高频振动区,座椅振幅小于激振振幅,振幅随阻尼增大而减小。使用磁流变阻尼器等半主动减振器进行减振时,低频区应采用高阻尼,高频区应采用低阻尼。