扭杆式双横臂悬架运动学仿真及优化

通过建立悬架运动学模型,在虚拟激振台上模拟双轮同向轮跳仿真,分析得出外倾角、主销后倾角、主销内倾角、前束角随车轮跳动行程的变化关系曲线。为减小主销后倾角角度以及各定位参数的变化幅度,以4个车轮定位参数为优化对象,关键硬点坐标为设计变量,利用ADAMS/Insight进行优化设计。研究表明:与优化前结果相比,主销后倾角减小,同时角度变化幅度下降33.3%;外倾角、主销内倾角、前束角的变化幅度也得到优化,分别下降了17.1%、15.6%、6.2%。     

基于ADAMS的双横臂悬架优化设计

根据某汽车双横臂前悬架硬点坐标等参数,应用ADAMS/Car建立该悬架虚拟样机模型,并对悬架系统进行车轮跳动仿真分析,模拟车轮跳动对双横臂悬架前轮定位参数的影响,得出相应参数的变化规律曲线。根据仿真试验结果和相关参数的设计要求,对该悬架的部分硬点位置及悬架特性参数进行优化,使悬架的综合性能达到最佳。结果表明,所做的优化设计有效,改善了悬架系统的运动学特性。     

某轿车前悬架系统动力学和运动学分析

本文主要运用ADAMAS仿真分析软件,分别通过对车轮施加侧向力、纵向力、垂向力,以及轮跳,研究车轮定位参数的变化情况,进而对该轿车的前悬架系统进行动力学和运动学分析。     

路面随机激励下的汽车振动仿真分析

基于某车参数建立汽车5自由度线性振动模型,模型中引入了后轮滞后路面随机激励,采用MMATLAB/SIMULINK对整车振动进行仿真模拟,将前后悬架刚度改进前后的车身和座椅处的加速度、悬架动挠度及车轮动位移4项指标进行对比分析,进而对前后悬架刚度进行优化,从而改善车辆平顺性和乘坐舒适性,可为车辆平顺性设计提供参考。     

扭转梁式后悬架结构参数对侧倾振动影响

建立了包含扭转梁式悬架系统的整车8自由度平顺性模型和车辆瞬态侧倾模型,运用MATLAB/Simu-link仿真分析了扭转梁式悬架系统对平顺性和车辆瞬态侧倾的影响,并进行平顺性随机输入行驶试验和稳态回转试验验证。研究表明:在积分白噪声仿真路面,扭转梁式悬架系统对垂向和纵向振动几乎没有影响,但对侧倾振动动态性能具有重要影响,如固有频率、峰值时间、最大超调量等;揭示了扭转梁式悬架的扭转刚度、纵臂长度与车身侧倾角、车身侧倾固有频率、瞬态侧倾特性等之间的关系,为平顺性和操稳性协同优化设计奠定了基础。     

基于多岛遗传算法的麦弗逊悬架参数优化设计

为减小悬架参数在车轮跳动过程中的变化量,以改善整车的操纵稳定性,提出一种基于多岛遗传算法进行麦弗逊悬架参数优化设计的方法。以某款轿车麦弗逊式前悬架为研究对象,基于Matlab/Simulink构建了前悬架动力学分析的数学模型,并通过相应Adams模型的仿真分析对数学模型的可靠性进行验证。在此基础上,通过扰动法分析得到悬架性能受结构参数的影响程度;通过具体分析灵敏度大小,可获取对刚度特性影响最灵敏的参数。最后运用多岛遗传算法对参数的优化,从而实现悬架性能的优化。     

车辆侧向响应特性的多参数影响分析

建立了基于非线性轮胎侧偏特性的四轮车辆数值模型,考虑了轮胎垂直载荷的侧向转移,用该模型计算了车辆转向角阶跃输入下的侧向速度和横摆角速度响应,计算结果表明车辆质心纵向位置对车辆侧向响应特性具有较大的影响,而车辆转动惯量和轮间距对车辆侧向响应特性几乎没有影响.车辆响应特性随车辆质心纵向位置约呈指数关系变化,车辆质心越向前移,横摆角速度的响应也越快但超调量也随之增加.     

基于多学科设计法的汽车双横臂独立悬架优化设计

提出一种基于多学科优化设计的双横臂独立悬架优化设计方法。以某款汽车的双横臂独立悬架为研究对象,构建主销后倾角最小、外倾角和前束角变化量最小的多目标优化函数;集成ISIGHT和ADAMS/CAR软件,并对其进行多学科优化设计。优化结果表明:优化后主销后倾角相应减小2°,外倾角和前束角变化范围均减少0.45°和0.5°。经试验验证,悬架转向轻便性和综合性能得到改善。     

转向梯形断开点位置对汽车稳态转向特性的影响

汽车稳态转向特性是汽车操纵稳定性的最重要的性能指标.综合运用仿真和试验研究的方法,系统分析转向梯形断开点对汽车稳态转向特性的影响.研究结果表明:转向梯形断开点高度位置直接决定着车轮前束角随车轮跳动量的变化特性,所提出转向梯形断开点优化方案能极大地改善汽车稳态转向特性和降低轮胎磨损,同时不对汽车操纵稳定性的其它评价指标的产生不良影响.     

跨座式单轨列车走行轮轮胎的不均匀磨损

为了优化跨座式单轨列车走行轮轮胎不均匀磨损性能，在运行工况分析基础上建立了走行轮轮胎有限元模型；结合走行轮磨损特性评价指标，建立了一套新的走行轮磨损间接评价方法，该方法以侧偏角和侧倾角为设计变量，通过探索走行轮轮胎侧偏角、侧倾角及其组合对走行轮轮胎磨损与不均匀磨损的影响对车辆二系悬挂参数进行优化，减轻走行轮轮胎磨损. 研究结果表明:优选前，转向架（以前转向架为例）中前、后排走行轮轮胎侧偏角分别为0.5°、0.3°、?0.4°、?0.2°；优选后，转向架中前、后走行轮轮胎侧偏角为0.2°、0.2°、?0.2°、?0.2°；车辆结构参数中二系悬挂横向刚度、垂向刚度对走行轮各轮胎不均匀磨损的影响较大，且选取合适的参数值在一定程度上能够减轻走行轮各轮胎不均匀磨损.      

五连杆非独立后悬架弹性转向特性

为研究五连杆非独立后悬架车辆的操纵稳定性,建立了含后轴弹性转向的线性三自由度操纵稳定性整车模型,运用频域法研究了后轴弹性转向对整车不足转向性能的影响.结果表明:左、右上拉杆的交点相对后轴中心的纵向位置及上拉杆衬套的刚度影响整车的不足转向特性.当上拉杆交点位于后轴之后1.65 m及上拉杆衬套的扭转刚度为1.5 kN.m/rad时,整车的不足转向特性较理想.试验与理论模型仿真结果趋势一致.     

横风下高速列车动力学参数的多目标优化

为改善高速列车横风下运行的动力学性能, 提高运行平稳性和安全性, 以轮轴横向力和轮重减载率为优化目标, 对高速列车动力学模型的悬挂参数进行多目标优化设计; 建立高速列车多体动力学参数化模型, 依照大风限速标准, 加载列车在横风下以不同速度运行的气动力数据, 选取了止挡间隙、一系悬挂纵向和垂向刚度、二系悬挂纵向和垂向刚度、一系垂向减振器刚度、二系横向和垂向减振器刚度、抗蛇形减振器刚度及阻尼11个变量; 搭建高速列车动力学模型优化平台, 对高速列车多体动力学参数化模型的设计参数与轮轴横向力和轮重减载率的相关性进行分析, 得到列车各悬挂参数对轮轴横向力和轮重减载率的影响趋势; 基于相关性结果, 采用NCGA、AMGA和NSGA-Ⅱ遗传算法对高速列车的动力学参数进行优化设计。分析结果表明: 采用NSGA-Ⅱ算法的优化结果最为理想; 与轮轴横向力和轮重减载率相关性最大的参数为抗蛇形减振器刚度, 为反效应; 优化后列车的动力学性能得到明显的改善, 轮重减载率从原始的0.78整体优化到0.63以下, 且最小可以优化到0.49, 最高可降低37.2%;轮轴横向力从原始的16.8 kN整体优化到9.6 kN以下, 且最小可以优化到5.79 kN, 最高可降低65.5%;得到了优化目标的Pareto前沿最优解, 确定了列车各动力学参数设计变量的最优解集, 并对最优解集在其他列车速度和风速组合下的运行工况进行验证, 适用性较好。      

车辆非线性8-DOF模型的简化分析

在对车辆侧向动力学的研究中,多采用非线性8自由度(8-DOF)模型,但车辆主要的4个自由度(纵向、侧向、横摆和侧倾)运动微分方程在使用中常需要不同程度的简化,针对这些简化形式,建立了完整的非线性8-DOF模型,对比了各类简化项对整车动力学响应特性的影响,最后给出一种合理的最简形式。     

重载铁路的线路动力学测试及分析 —大秦线万吨列车试验分析

本文介绍并讨论了大秦线钢轨的塑化、侧磨,轮载变化,轨道的横向力与横向位移,轨 道的刚度,轨道的振动,道床及基床的累积下沉,基床的动应力及其沿纵向随轮载的 变动和向深层衰减,车速对动应力的影响和路基的振动特性等。      

锚拉悬臂式挡土墙模型受力特性数值模拟分析

为通过模型试验研究车辆荷载作用下锚拉悬臂式挡土墙的受力特性,先使用ABAQUS有限元计算软件进行数值模拟,为模型试验的设计提供参数依据。研究结果表明:模拟车轮荷载作用下,锚杆轴力最大值出现在锚杆中间位置,向两端逐渐减小,近墙端轴力大于远墙端;挡土墙侧向土压力的竖向分布及横向分布都在锚固端位置出现急剧增大现象;锚杆高度位置、L/2截面处竖向土压力最大值出现在锚杆上方;挡土墙的侧向位移量在锚杆以下迅速减小,最大侧向位移出现在挡土墙顶端。该结论的得出为锚拉悬臂式挡土墙模型试验测量仪器的选取、参数比较及实际工程中锚拉悬臂式挡土墙的设计与施工提供了理论依据。     

铁道货车车轮轮径差与轮轨力关系的研究

以铁路货车转向架转K6轮对为主要研究对象,建立Simpack多体动力学模型,并通过设置相应车轮轮径差,着重分析轮轨垂向力、横向力及横向位移随轮径差差值变化的变化,由不同轮径差对应的车轮轮轨力,分析其相互对应关系。分析结果表明:当轮对出现轮径差时,车轮左右轮轨垂向力和横向力都出现相应差值,且差值随轮径差增大而增长,出现轮径差的轮对横向位移值也随轮径差变大而增大,且在一定范围内,变化差值与轮径差差值基本呈一次线性关系。     

基于ADAM S的液压升降车双横臂独立悬架设计与分析

针对现有液压升降车车身窄、重心高,行驶过程中存在易侧翻等平稳性问题,为某型号液压升降车前桥设计了双横臂独立悬架.先建立空间拓扑图,采用空间解析几何方法得出车轮关键定位参数表达式,根据设计参数计算出关键定位参数;然后用多体动力学仿真软件ADAMS建立悬架的虚拟样机模型,进行运动学仿真优化,找出合理的车轮定位参数;根据仿真结果建立悬架实物分析模型,进行仿真结果与实验结果对比分析.结果表明:实验结果与仿真结果基本一致,各指标均满足了设计要求,验证了理论模型的准确性和仿真优化的可靠性.     

高速铁路简支梁桥墩顶纵向刚度差研究

为研究高速铁路多跨简支梁桥墩顶纵向刚度差对梁轨相互作用的影响规律,以合福客运专线段某多跨简支梁桥为例,建立考虑温度、活载、列车制动等荷载作用的16-32 m简支梁桥-双线轨道系统仿真模型,分析了复杂地形地质条件导致的墩顶纵向刚度差异对多跨简支梁-轨道系统受力特性的影响,采用荷载步法考虑多种荷载工况组合,基于国内外现行规范,对不同刚度差条件下系统的受力和变形情况进行评判,从梁轨相互作用角度探讨墩顶纵向刚度差限值的取值方法及建议。得到的主要结论包括:当墩顶纵向刚度满足规范建议刚度限值时,随着墩顶纵向刚度差的增大,钢轨应力、梁轨相对位移、墩顶水平位移等指标略有变化,但均不控制设计;当墩顶纵向刚度差异达100%时,刚度较大墩墩顶水平力快速增大,将导致桥墩设计困难。     

基于路面识别的主动馈能悬架多目标控制与优化

针对主动悬架减振性能和馈能特性在不同等级路面适应性较差的问题,建立了非线性电磁主动悬架模型; 考虑车辆在行驶过程中悬架簧上质量存在不确定性,提出了一种主动悬架自适应滑模控制器; 基于不同路面下悬架动力学响应数据,采用自适应模糊神经网络算法识别路面等级,确定控制器目标系数,实现了主动悬架安全性和舒适性之间的协调; 研究了电磁主动悬架馈能特性及其切换控制策略,在此基础上,考虑电磁主动悬架安全性、舒适性和节能性的矛盾关系,采用多目标粒子群优化(MOPSO),以悬架动力学性能和馈能特性为设计目标综合优化控制器和悬架结构参数,并通过模糊集理论对多目标优化后的Pareto解集进行最优解选取。研究结果表明:模糊神经网络对不同等级路面下非线性电磁主动悬架的最大识别误差能够控制在10%以内,满足识别准确性要求; 在C级路面条件下,优化后的主动悬架与传统被动悬架相比,簧上质量振动加速度减小了35.3%,轮胎动行程增大了7.7%,但可以控制在10%的安全范围内; 与原主动悬架相比,优化后悬架簧上质量振动加速度减小了10.5%,馈能效率增大了1.7%,优化后自适应滑模控制器能够更好地协调悬架馈能特性和减振特性; 建立的非线性电磁主动悬架模型可实现不同路面等级下悬架系统安全性、舒适性和节能性的综合最优。      

车辆/轨道耦合作用下高速列车车轮振动影响灵敏度分析

考虑车辆一系、二系悬挂参数和轨道参数的随机性,在多体动力学软件UM当中建立了CRH2动车组拖车的随机性仿真模型;采用最优拉丁超立方试验设计方法抽取车辆参数和轨道参数的随机样本,利用多目标优化软件iSight调用随机样本,联合UM完成了随机样本仿真分析;在有限试验设计样本和仿真数据的限制下,以最佳近似精度为目标,结合最小角回归、低阶交互截断和留一法交叉验证等实现了多项式混沌展开,构建多项式混沌展开代理模型;采用Sobol法进行全局灵敏度分析,研究了直线、曲线2种工况下车辆参数和轨道参数随机耦合作用对于车轮振动特性的影响,找出了主要影响因子,并考虑了多参数之间的交互效应。研究结果表明:多项式混沌展开法能够基于已有的样本比较好地拟合出代理模型,计算出Sobol灵敏度系数,平均误差低于3%,从而可以高效、定量地分析各参数耦合作用对车轮振动的影响;转臂节点横向刚度、一系弹簧垂向刚度、一系弹簧横向刚度和二系横向减振器阻尼是对车轮振动响应方差具有较大贡献的车辆参数,轨道横向、垂向刚度是对车轮振动响应方差具有较大贡献的轨道参数,各参数之间存在明显交互效应。