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。     

高速动车组车下设备对车体振动传递与模态频率的影响机理研究

提出包含车下设备的高速动车组整备状态车体模态频率数值计算方法,并通过有限元分析及模态试验,验证该方法的准确性。理论研究车下设备对车体振动传递特性的影响,定义车体的名义垂向一阶弯曲模态频率,并结合数值计算、振动传递分析与模态试验分析,分析车下设备悬挂参数对车体模态频率的影响机理。研究表明,采用弹性吊挂的车下设备将与车体形成耦合振动系统,且耦合振动系统在原车体垂向一阶弯曲模态频率附近产生一个新的低频振动分量和一个新的高频振动分量;低频振动振型为车下设备垂向振动与车体垂向一阶弯曲振动同相,高频振动振型为二者反相振动;随着车下设备悬挂刚度的变化,车体的名义垂向一阶弯曲频率将会发生"频率跳变"现象。     

车下设备的连接方式及悬挂参数匹配研究

随着铁道车辆运行速度的提高,复杂的车下设备对车体的振动影响不能忽视.将车体考虑成等截面欧拉梁,建立了车辆刚柔耦合的垂向动力学简化模型,考虑了设备弹性悬挂和刚性悬挂两种连接方式对车体振动的影响.结果显示,弹性悬挂能够有效抑制设备高频振动能量的传递,降低车体的弹性振动.为了讨论车下设备弹性悬挂参数与车体结构振动的匹配关系,详细地分析了不同悬挂刚度和阻尼对车体振动的影响.当刚度设置在合适的范围时,由于车下设备与车体间同向和反向运动,使车下设备的传递率下降,车体的振动降低.同时,提高悬挂阻尼也在一定程度上能够抑制车体的振动.     

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。     

柔性车体与构架对车辆振动响应的影响分析

文中为在车辆多体动力学仿真中将车体和构架考虑成柔性体,使用有限元子结构分析,对车体和构架有限元模型进行缩减。通过刚柔耦合多体动力学仿真,获得车辆线路实际测点处振动加速度响应,并与实测数据进行对比,研究柔性车体与构架对车辆振动响应的影响。研究结果表明：相对于多刚体动力学模型,将车体和构架柔性化处理后进行仿真,车辆在更多频率处的振动响应会增大,计算得到的测点振动加速度均方根值也更大,与实测数据更接近,证明了在进行车辆系统动力学分析时将车体和构架考虑为柔性体的必要性。     

气动激扰下车体与悬吊设备耦合振动行为研究

基于Simiu风谱的功率谱密度函数,建立自相关模型(AR模型),模拟随高速列车移动的点的随机脉动风速时程,分析得到随机风作用在高速列车车体上的气动激扰。建立考虑车体弹性振动和多个车下悬吊设备的刚柔耦合动力学模型,分析不同环境风速下气动激扰对车体和悬吊设备振动行为的影响。研究表明,气动激扰对车体和悬吊设备的横向和垂向振动特性明显,随着风速的增大,车体和设备振动加剧,但是对于车体横向振动来说,车辆运行速度低于150 km/h,各风速下的差异不明显;合理选取车下悬吊系统的悬挂参数可以有效地降低车体和设备的振动,当环境平均风速5 m/s时,车体横向采用8 Hz的悬挂频率比1 Hz的降低约26.5%的振动;考虑气动激扰的车下悬吊系统振动行为研究可以更加真实地反映车体和悬吊设备的耦合振动关系,为设计更优异性能的车下悬吊系统提供参考价值。     

高速车体与吊挂设备的谐振特性研究

建立了高速车体与吊挂设备的动力学模型,分析了车体与设备的谐振特性,得到了二者之间的频率关系。根据整备模态测试结果,分析了车体与吊挂设备在垂弯、扭转、菱形三种工况下的幅频特性,并分析了不同的弹性悬挂刚度下车体及设备测点的位移响应,从而得到车体与设备的谐振频率点及弹性悬挂刚度取值范围,有效降低车体及设备的谐振水平,为高速车体及吊挂设备的设计及选择提供参考和依据。     

基于最优控制理论的高速列车车下悬吊系统半主动悬挂

针对高速列车服役环境的复杂性,造成车体振动幅值增大和旅客乘坐舒适性降低等问题。基于LQR算法的最优控制理论,提出车下悬吊系统安装半主动悬挂的思路,并建立考虑车体弹性和车下悬吊设备的高速列车垂向耦合振动模型,分析LQR算法的加权系数R对车体减振的影响规律,并对比分析被动悬挂和半主动悬挂的车体振动控制效果。研究结果表明,以降低车体弹性振动为控制目标,减小加权系数R有利于降低车体的弹性振动,而且当加权系数减小至1×10^-5时,车体弹性振动会出现明显的降低,但是不会对车体的刚性振动产生影响;半主动悬挂对车体振动控制的效果与车体弹性振动能量密切相关,车体弹性振动能量越大,半主动悬挂的控制效果越好;当车体出现弹性振动时,半主动悬挂的车体减振效果明显优于被动悬挂,在车体弹性振动最明显的速度级下,半主动悬挂下的车体振动RMS值降低了约一半。通过半主动悬挂对车体减振效果的研究,为工程化应用提供了理论支撑。     

系统参数对汽车平顺性影响的研究

本文建立了基于车身与车轮双质量系统振动的平顺性仿真模型,利用仿真软件MATLAB/simulink对模型的振动特性进行仿真.通过对比车身固有频率、车身部分阻尼比、车身等系统参数的变化来评价汽车的平顺性能,得到影响汽车行驶平顺的主要因素.在设计开发时加以考虑,从而达到优化汽车性能的目的.     

重型卡车驾驶室乘坐舒适性研究

建立了包含车架弹性振动的15自由度重型卡车整车振动模型，通过计算机仿真模拟了路面随机输入响应；通过改进驾驶室悬架参数，显著改善了驾驶室的乘坐舒适性。     

自卸汽车平顺性仿真分析研究

主要对自卸汽车悬架系统平顺性进行仿真分析研究。采用理论与试验相结合的方法,进行自卸汽车平顺性研究。在分析中首先要准确地建立能反映物理样机的动力学虚拟仿真模型,用理论分析计算所测量部位的振动数据,从而得出不同载荷下的悬架系统特性参数,所得到的参数为悬架系统的优化打下基础。     

变节距悬架弹簧对方程式赛车平顺性的影响

针对大学生方程式赛车座椅与车架为刚性连接,行驶过程中车架振动对驾驶员造成很大影响的问题,分析了赛车变节距悬架弹簧的弹性特性曲线拟合方法,得出了变节距悬架弹簧节距随载荷的变化规律;通过随机输入实验和确定输入实验,对比分析了赛车前悬架分别采用线性弹簧和变节距弹簧对平顺性的影响。实验结果表明：随着车速的提高,车身各测点的最大垂直振动加速度都增大,但采用变节距弹簧的各测点值都小于采用线性弹簧的各测点值;当实验车速为50km/h时,采用变节距弹簧,前轴测点和座椅底板测点的垂直振动加速度均方根值较采用线性弹簧分别减小了11.02％和20.16％,平顺性得到提高。     

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。     

基于刚柔耦合模型的电动轮自卸车平顺性分析与优化

为了分析和优化自卸车的平顺性,在国内某矿山上对某国产大型电动轮自卸车进行了平顺性试验,得到了其甲板、座椅等位置的振动加速度并进行了分析,结果表明,其行驶平顺性较差,应当对其进行优化。为了提高平顺性分析动力学模型的精确性,建立了包含柔性化车架的整车刚柔耦合多体动力学模型,并通过试验数据对模型进行了验证,结果表明,所建立的模型精度比纯刚体动力学模型提高了11.5%。针对非线性油气悬架的特点,以油气悬架结构参数为设计变量,以平顺性综合评价值为目标函数,建立了平顺性优化近似模型,采用Pointer算法对其平顺性进行了优化,结果表明,优化后自卸车的平顺性提高了27%。     

基于MATLAB的菱形客车平顺性研究

建立了菱形客车十一自由度整车模型,分析各设计因素对整车平顺性的影响,并以随机路面下各个乘员的垂直加速度为优化目标,各个悬架的动行程和各个车轮的相对动载为约束条件,运用遗传算法NSGA-Ⅱ对悬架参数进行优化设计。优化后菱形客车平顺性得到了提高,以此时的悬架参数为基础分析了菱形客车在脉冲路面下平顺性的变化规律。     

车体垂弯振型节点位置对其弹性振动的影响

根据车体的结构属性和质量分布将其考虑为多段变截面欧拉梁,建立包含车体一阶垂弯模态的车辆垂向动力学模型,研究车体一阶垂弯振型的节点位置对高速列车振动舒适度的影响,提出改善车体弹性振动的措施。基于变截面欧拉梁模型分析车体各截面的质量和抗弯刚度分布对模态振型的影响,发现不同截面之间的抗弯刚度和质量分布对整体模态振型影响显著,提高车体中部结构的抗弯刚度并减小其质量,可以增大节点间距和提高模态频率,而传统均直等截面梁模型则不能准确描述振型的幅值和节点位置。采用频域分析方法计算车辆在轨道随机激励下的振动响应,将车体垂弯振型节点调整到转向架二系上方附近时,车体的弹性振动水平显著降低,在车速为300km/h时车辆舒适度指标可降低50%。     

基于新型机械弹性车轮的整车平顺性分析

针对越野汽车的特殊行驶环境,为了提高轮胎的防刺破、防爆胎和安全性能,提出一种新型机械弹性安全车轮。在深入分析其结构的基础上,建立了有限元模型,并求解了各个方向的刚度。在ADAMS中建立了包括新型机械弹性车轮在内的整车模型,经随机路面输入仿真分析得出如下结论：基于机械弹性车轮的整车符合平顺性要求且满足普通轮胎的平顺性规律。在高速下,基于子午线轮胎整车的平顺性略优于基于新型机械弹性车轮整车的平顺性。     

高速列车弹性车体垂向振动控制

建立包含车体弹性的高速列车单车刚柔耦合动力学模型.针对车体垂向振动,分别在一系悬挂和二系悬挂系统中采用半主动控制策略,研究控制策略对车辆运行平稳性的影响.结果表明,二系天棚阻尼半主动控制与二系阻尼连续可调型半主动控制均能有效降低车体低频处的刚性振动,相对而言,前者对于低频振动抑制效果更佳,但对较高频率的弹性振动无明显作...