渐变刚度板簧式轻卡悬架阻尼参数仿真设计

为了有效提高渐变刚度钢板弹簧式轻型卡车的乘坐舒适性,根据弹簧受力与刚度和变形之间的关系,利用等频原理,建立了渐变刚度钢板弹簧力学特性解析计算模型,并利用钢板弹簧加载-卸载试验对所建立的模型的正确性进行了验证。基于1/2车辆行驶振动模型,利用MATLAB的Simulink工具箱,建立了考虑渐变刚度钢板弹簧力学特性的轻卡行驶振动仿真分析模型。最后,以人体振动舒适性最佳为目标,利用多岛遗传算法,建立了轻卡悬架系统阻尼参数仿真设计方法,并利用实车试验对所建立的轻卡悬架系统阻尼参数仿真设计方法的正确性进行了验证。上述研究为渐变刚度钢板弹簧式轻卡悬架系统参数的设计提供了有效参考。     

高速列车二系垂向悬挂系统设计解析表达式*

根据1/4车体4自由度垂向振动模型,利用随机振动理论及留数定理,建立轨道高低不平顺激励下的车辆垂向振动响应均方根值解析表达式;通过数值计算对解析表达式的正确性进行了验证,结果表明在一定有效数字范围内解析计算值与数值计算值完全吻合,表明所建立的解析表达式是正确的;通过整车仿真对比对解析计算方法的可靠性进行了验证,可知车体垂向振动加速度均方根值和二系悬挂垂向行程均方根值的解析计算值与整车仿真验证值的最大相对偏差分别仅为12.50%和15.47%,表明所建立的解析计算方法是可靠的。在此基础上,利用黄金分割原理,建立了二系垂向悬挂系统阻尼比优化设计方法,并通过实例对其可行性进行了分析,为高速列车二系垂向悬挂系统参数的初始设计提供了参考。     

特种车辆驾驶室减振器节流阀片开度及阻尼特性研究

特种车辆驾驶室减振器的阻尼特性是由阀系参数决定的,准确地求解节流阀片在阀口位置的变形是通过仿真准确获取减振器阻尼特性的关键。以特种车辆驾驶室减振器为研究对象,建立其节流阀片在区间线性均布压力下的力学模型及变形解析式,并进行了正确性验证。分析阀片开度随阀系结构参数变化的规律,在此基础上建立驾驶室减振器阻尼分段特性仿真模型,并通过仿真实例与试验进行了对比验证。结果表明,不同速度下阻尼力仿真结果与试验结果相对偏差均在6.19%以内,说明所建立的驾驶室减振器阻尼分段特性仿真模型可较为真实地复现减振器的动态阻尼特性。     

车辆座椅次优控制主动悬架设计及分析

为了进一步提高车辆乘坐舒适性,同时有效地解决线性二次型高斯最优控制器在实际应用中存在的待测状态变量多、路面参数获取困难、应用成本高等问题,基于1/4车辆座椅主动悬架系统模型,设计了一种基于次优控制理论的车辆座椅主动悬架,并对不同待测状态变量下的车辆座椅次优主动悬架的性能进行了探讨,进而得到了基于次优控制理论的车辆座椅主动悬架的最优控制策略.在此基础上,通过与传统车辆座椅被动悬架、最优控制主动悬架进行对比分析,对所设计的座椅次优控制主动悬架的应用效果进行了验证,为车辆座椅主动悬架系统设计提供了一种新的技术思路.     

高速列车转向架-车体-座椅垂向耦合振动机理及悬挂参数联合优化

针对高速列车中的垂向悬挂系统参数匹配问题,应用系统工程方法,将列车转向架系统、车体及座椅系统纳入一个统一的整体大系统,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型,并探讨各系统间的相互耦合作用关系;在此基础上,以人体振动舒适性最佳为目标,对轨道随机不平顺激励下的高速列车垂向悬挂系统进行多目标、多参数优化,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法。分析比较优化后的结果可知,悬挂系统参数优化后高速列车的乘坐舒适性显著提高,不同位置处的座椅垂向振动加权加速度方均根值降低了18.52%以上,表明所建立的高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法是可行的。该研究为高速列车垂向悬挂系统参数的选取提供了有效借鉴。     

物流车座椅减振器双向比对人-椅冲击动力学行为的影响

为探明减振器双向比对人-椅系统冲击动力学行为的影响规律,基于台架试验将座椅减振器阻尼特性简化为非对称分段线性函数,进而创建了人-椅非线性动力学模型及方程,并通过座椅台架试验验证了其有效性.以典型脉冲输入模拟座椅受到的垂向冲击,对不同强度脉冲激励工况、不同减振器双向比情况下的人-椅冲击动力学行为进行数值仿真.结果表明,当座椅减振器双向比大于1时,更有利于衰减驾驶室地板传递到驾乘人员的冲击;而且冲击输入强度越大,座椅减振器双向比大于1时的相对隔振效果越好.     

新型准零刚度非线性悬置座椅特性分析与参数匹配

为有效解决车辆传统线性座椅振动舒适性差、非线性座椅成本高且可靠性差的问题,提出了一种基于连杆-剪式隔振机构的新型非线性悬置座椅。利用准零刚度理论建立座椅数学模型,探明座椅可变承载特性、低频隔振特性及其影响规律和关键参数可行设计域,进而提出悬置刚度解析匹配方法和建立减振器非线性阻尼匹配数学模型。通过样机试验对比,验证所建模型和所提方法的正确性及座椅能效。结果表明,新型座椅振动舒适性比传统线性座椅提高了35%且与传统非线性座椅相当;新型座椅成本是传统非线性座椅的一半,且失效条件下舒适性比传统非线性座椅提高14%以上。     

基于交替迭代的车辆主动悬架LQG控制器设计

针对主动悬架线性二次高斯控制(linear-quadratic-Gaussian control, LQG)控制器,提供一种快速确定其最佳控制加权系数及最优控制力的方法。 通过车辆行驶平顺性评价指标分析,利用无量纲归一化思想建立主动悬架最优控制目标函数,给出平顺性加权系数与控制加权系数间的关系;根据主动悬架力学模型,利用Newmark-β显式积分法,建立平顺性加权系数仿真分析模型。以路面不平度作为输入激励,以轮胎动位移和悬架动挠度为约束条件,借鉴交替迭代思想建立交替迭代优化算法,建立主动悬架LQG控制加权系数及控制力的优化方法。通过与现有LQG控制器设计方法的对比分析,对本设计方法的先进性和可靠性进行仿真验证,结果表明设计的LQG控制器能够显著改善车辆的乘坐舒适性。     

高速客车抗蛇行减振器阻尼匹配的解析研究

根据转向架9自由度蛇行运动模型,通过车辆运动稳定性分析,利用赫尔维茨稳定判据,建立基于运动稳定性的抗蛇行减振器阻尼系数解析计算数学模型;根据车辆通过曲线轨道时车辆脱轨安全性的要求,建立基于曲线通过性的抗蛇行减振器阻尼系数解析计算数学模型;在此基础上,利用黄金分割法,建立基于运动稳定性和曲线通过性折中最优的抗蛇行减振器阻尼系数解析设计方法,并对其主要影响因素进行分析。通过某高速客车抗蛇行减振器最优阻尼系数的设计实例、仿真分析及可靠性验证,可知所设计抗蛇行减振器阻尼能够使车辆具有良好的运动稳定性和曲线通过性能,结果表明,所建立的高速客车抗蛇行减振器的阻尼匹配设计原理和方法是正确的。