铁路重载货车轮对弹性振动及其动态影响

为研究轮对弹性振动特性及其对重载货车动力学性能的影响，以30 t轴重重载货车为研究对象，对轮对刚、柔建模时的整车运动稳定性、曲线通过性能等进行了对比研究. 首先，给出了多体动力学中弹性体的数学建模方法；其次，建立轮对柔性体有限元模型，分析了轮对的弹性振动模态，进一步将其集成于多刚体系统中，形成重载货车刚柔耦合动力学分析模型；最后，针对货车多刚体和刚柔耦合两类建模方法，以干线不平顺叠加短波不平顺作为系统激励源，对比分析了重载货车的轮对振动响应、蛇行运动稳定性以及动态曲线通过性能的差异. 研究结果表明:相对刚性轮对而言，柔性轮对的变形能够缓和轮轨刚性冲击，同时弱化轮轨间的刚性约束能力，导致其振动幅度降低，使得车辆非线性临界速度下降约9%，通过小半径曲线时，轮轨横向力也降低了约13.7%，轮对弹性振动对重载货车动态性能的影响同样不容忽视.      

基于后轴空气悬架的货车平顺性比较研究

为了研究后轴空气悬架对货车平顺性的影响,利用ADAMS软件,基于匹配原则分别建立了后轴平衡悬架与后轴空气悬架的货车多体动力学仿真模型.开展了整车在随机路面上的平顺性仿真,对比分析了2种悬架对平顺性的影响,同时研究了车速和货物质量对后轴空气悬架货车平顺性的影响.结果表明,后轴安装空气悬架能够明显改善车辆的平顺性,减小货物的振动;同时,降低车速,减小货物质量都将有利于改善车辆的平顺性.     

基于近似模型的车辆平顺性优化研究

利用多体动力学软件ADAMS/Car建立了某轿车的整车刚柔耦合模型,以悬架弹簧刚度、减震器阻尼为设计变量,驾驶员座椅椅面总加权加速度均方根值为优化目标,在Isight软件中,应用现代DOE采样技术与响应面法构建了设计变量与优化目标的近似模型,在此近似模型基础上,使用序列二次规划法对车辆的平顺性进行了优化。优化结果表明,整车的平顺性得到了改善。     

变速移动列车作用下轨道动力响应的解析解

城市轨道列车在一半以上的线路内处于变速行驶状态.实测分析显示,列车进出站的振动及噪声问题不容忽视.为了研究进出站列车对周围环境的振动影响,基于轨道结构的周期性频域解析模型,从理论上建立了基于频域解析的变速车轨耦合模型,该系统考虑了整车模型、离散支撑轨道模型、轨道不平顺和轮轨赫兹接触等因素,整个求解过程在波数频率域内完成,该模型可以较好的分析轮轨间包括高频在内任意频率带宽的相互作用.同时还编制了完善的变速车轨耦合频域解析模型计算程序,通过计算结果与实测结果的对比,验证了计算程序的正确性,进而对影响变速移动列车作用下轨道动力响应的扣件刚度、列车加速度和列车初速度进行了参数分析.     

450t钳夹车研制及刚柔耦合动态仿真技术支持

对于450t钳夹车研制来讲,大型刚柔耦合动态仿真提供了多方面的技术支持,如压柱油缸的最大压力、小半径曲线通过限界分析和钳夹梁高应力区确定等.刚柔耦合仿真分析具有以下3个特点:即利用模板建模技术,实现了整车模型仿真分析;应用柔性体接口处理技术对策,建立了诸如钳夹梁等大型柔性体模型;刚柔耦合仿真,其约束力更加接近实际情况,并为静强设计与试验提供了科学数据.大型刚柔耦合动态仿真分析促进了长大货车新产品研制能力迅速提升,同时刚柔耦合动态仿真技术日趋完善.     

车下设备对车体振动的影响

为了考虑车体的弹性振动,将车体等效成欧拉伯努利梁,建立了车体与设备垂向耦合振动模型,研究了车下设备刚性悬挂与弹性悬挂对车体振动幅频特性的影响。基于模态叠加法原理建立了考虑车体弹性振动和车下设备的高速动车组三维刚柔耦合动力学模型,分析了车下设备悬挂方式、重心偏载与弹性悬挂参数对车体振动响应的影响规律。采用欧拉伯努利梁模型的数值分析结果表明：基于动力吸振器原理,当车下设备采用合理的弹性悬挂参数时能够有效抑制车体的弹性振动,并提高车体的垂向弯曲频率。采用三维刚柔耦合动力学模型仿真结果表明：车辆运行速度越高弹性悬挂的优点越明显,车下设备横向偏载主要影响车体的横向振动特性,纵向偏载主要影响车体的垂向振动特性;当车下设备的悬挂频率接近车体的垂向弯曲频率时能够降低车体的整体振动水平,当车下设备的悬挂频率低于车体的垂向弯曲频率时,提高车下设备弹性悬挂系统的阻尼能够在一定程度上抑制车体的弹性振动。     

拖曳臂式悬架对稳态回转性能影响的仿真分析

基于ADAMS/Car建立了某微型轿车的4种不同结构的柔性拖曳臂后悬架模型,以及整车刚柔耦合虚拟样机模型进行了稳态回转道路试验,通过试验与仿真结果的对比,验证了整车模型的正确性。对不同结构的后悬架并进行运动学仿真,研究拖曳臂式后悬架结构改变对整车稳态回转性能的影响。对装有4种拖曳臂悬架的整车模型进行稳态回转仿真,结果表明:通过拖曳臂悬架的加强筋长度,来减小后悬架的侧倾角刚度,可以有效的改善整车稳态回转性能。     

牵引电机悬挂参数对高速列车牵引传动部件振动特性的影响

基于车辆系统动力学理论建立包括柔性齿轮箱体与柔性轮对在内的刚柔耦合动力学模型，应用直接转矩控制理论建立了牵引电机控制模型，利用Simpack与Simulink联合仿真平台建立了机电耦合模型；考虑轮轨激励、车辆结构振动与谐波转矩等因素耦合作用，通过机电联合仿真对牵引传动部件振动特性进行了频谱分析，对牵引电机悬挂节点径向刚度、轴向刚度及阻尼在不同量级区间内的取值进行了研究。分析结果表明：在牵引电机谐波转矩和车轮多边形作用下，高速列车牵引传动部件出现较为明显的高频振动，牵引电机悬挂节点径向刚度为20～30 MN·m^-1时，牵引电机垂向振动达到极小值，齿轮箱体与牵引电机在6倍基波频率及车轮转频处振动加速度较小，且径向刚度较小时车辆安全性指标较优；牵引电机悬挂节点轴向刚度为4～6 MN·m^-1时，齿轮箱体与牵引电机受电机谐波转矩及车轮多边形高频激励的影响较小；牵引电机悬挂节点阻尼为0.1～40.0 kN·s·m^-1时，转向架部件振动有效值较小，阻尼的变化对车辆动力学指标的影响甚微，且车辆安全性及平稳性指标较优。     

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。     

一系垂向悬挂对重载货车轮轨动力作用的影响

为了实现机车车辆低动力作用,基于车辆/轨道耦合动力学原理,应用车辆与线路最佳匹配设计方法和车辆/轨道空间耦合动力学模型,仿真分析了重载货车一系垂向悬挂对轮轨动力作用的影响,优化了一系悬挂参数,降低了重载货车轮轨动力的相互作用.研究结果表明:一系垂向刚度对车辆轮轨动力作用影响甚微,一系垂向阻尼在高量值范围增加阻尼值,减轻轨道结构的振动,加剧车辆本身振动;重载货车一系垂向阻尼取50～500 kN.s/m为宜.     

动力总成振动到车内怠速噪声的传递路径分析

基于传递路径分析理论,针对某轻型卡车的怠速工况,以动力总成振动激励对驾驶员外耳的传递路径分析为例,说明了传递路径分析的方法和步骤。分析识别了主要传递路径的贡献量幅值,结合相位关系找到与实测相位较接近的传递路径,深入分析频响函数及激振力寻找导致贡献量大的原因,结合悬置传递率测试结果验证悬置设计是否满足要求。分析发现,右悬置Y向、左悬置Y向是解决问题的关键,二者的频响函数都较大且右悬置Y向的激励力也较大。可通过改善悬置支架结构来降低频响值,通过提高悬置隔振效果来降低车架端激励力。     

基于无人机与卡车协作的封控社区生活物资配送方法

针对突发公共卫生事件情况下生活物资被病毒污染,小区内居民交叉感染及配送人员短缺等问题,本文提出一种基于无人机与卡车协作的封控社区生活物资配送方法。首先,规定无人机在完成每次配送后需要返回卡车位置处进行消杀,以配送过程中社区居民交叉感染风险和配送成本最小为优化目标,以配送服务完整性、无人机载货重量限制及生活物资时效性要求等为约束条件,建立混合整数规划模型,协同优化卡车额定载重、停靠位置、所需无人机数量和无人机组配送方案;然后,设计改进多目标粒子群算法求解模型,引入一种特殊的粒子编码方式,并耦合变异算子更新部分码位的粒子位置;最后,以长春市师范南园小区为例进行案例分析,从安全、配送 成本、工作强度及一次性防控物资消耗等4个方面和卡车与人工协作配送模式进行比较分析发现,卡车与人工协作配送方法可以令社区居民交叉感染风险降低至少 91.8%,日配送成本降低16.9%,人力资源投入减少50%,一次性防护物资支出节约46.1%左右。     

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。      

车下弹性吊挂设备悬挂刚度选取方法

以车体低阶弹性振动、刚体振动和设备有源振动为输入, 提出了一种能够快速、简便确定弹性设备悬挂刚度的方法;在充分考虑吊挂设备各个方向上可能出现耦合振动、设备安装间隙、允许最大振动位移等因素的前提下, 推导了任意悬挂方式吊挂设备的刚体振动频率计算公式;给出了车下弹性吊挂设备悬挂刚度的选取方法与分析流程;以某动车组为例, 建立了车体与动力包的耦合振动分析模型, 计算得到了动力包的点头、摇头、浮沉、侧滚等刚体振动频率和三向悬挂刚度的取值范围, 并对比了动力包悬挂刚度理论计算结果与有限元结果。研究结果表明:在已知车体或吊挂设备基本参数的前提下, 采用提出的方法无需通过复杂的动力学建模分析即可计算出其点头、摇头、浮沉、侧滚等刚体振动频率, 与有限元计算结果相比, 刚体振动频率的最大相对误差为6.88%;计算所得动力包刚体振动频率与车体对应振动频率的比值均有效避开了耦合区间[0.750, 1.414], 因此, 采用提出的方法可快速、准确地确定吊挂设备的刚度范围, 从而避免设备与车体之间的共振。      

车桥振动体系中车辆振动方程的建立方法

汽车在行驶时的振动是一个复杂现象。欲模拟汽车的振动,首先应该建立1个能尽量反映汽车实际振动状况的数学模型,将车辆看作1个多自由度振动体系,把汽车简化到由质量块代表车体和轮轴质量、弹簧和阻尼器代表轮胎和减震系统,从而通过能量法建立汽车本身的振动方程。     

重型卡车主动悬置驾驶室舒适性仿真研究

为了满足长途运输时重型卡车行驶的平顺性要求,利用基于线性矩阵不等式(LMI)的H2控制算法对驾驶室安装了主动悬置的六自由度1/2重型卡车模型进行振动控制,所采用的路面激励为积分白噪声随机路面激励.大量的仿真结果显示,主动控制悬置系统明显降低了驾驶室的俯仰角加速度和俯仰角,采用主动控制悬置系统可有效地改善卡车行驶平顺性和乘坐舒适性.     

基于平顺性和道路友好性的载货汽车悬架参数优化

为探讨悬架系统对乘员舒适性及车辆对道路破坏程度的影响规律,以某中级载货汽车为研究对象,建立半车4自由度动力学模型。根据行驶平顺性和道路友好性各自评价指标进行了数值计算,并构造了中级载货车悬架优化设计模型,运用Matlab软件对车辆前后悬架刚度值和阻尼值进行优化计算,结果表明车辆的平顺性和道路友好性均得到改善。     

地铁B型车车体静强度及模态计算

应用有限元方法及ANSYS软件建立了地铁车辆车体结构有限元分析模型,根据地铁车辆受力分析和危险程度,选择拖车(头车)作为计算、分析对象,确定了有限元模型的计算载荷、常见计算工况和评定标准,计算了车体在整备状态下的车体静强度,分析了整备状态和超常状态下的固有频率和振型。结果表明,地铁车体静强度在常见计算工况下皆能满足相关标准的要求,车体一阶扭转和一阶垂向弯曲自振频率偏低,一般要求车体在整备状态下的自振一阶垂弯频率应大于10 Hz,以避开转向架的点头频率;减小结构质量的同时增大结构刚度,在满足车体强度要求下,可以实现以降低次要的振型频率来提高主要的振型频率的目的,并可进一步地减轻车体质量。     

基于颗粒阻尼的矿用自卸车振动舒适性

采用颗粒阻尼技术对驾驶室座椅进行减振, 提高其振动舒适性; 选择与驾驶室底板和座椅连接的基座作为颗粒阻尼器, 建立了基座阻尼器的离散元模型; 模拟整车在发动机最高转速下的振动环境, 针对不同阻尼器方案(颗粒材质、阻尼器分层数、颗粒粒径和颗粒填充率), 通过离散元仿真计算逐一进行耗能分析, 得到了最优方案; 对实物模型进行试验, 对比原结构与增加阻尼颗粒后基座的加速度均方根, 确认减振效果, 将试验与仿真计算结果进行趋势对比, 验证了离散元模型的可行性; 在实际样车试验中应用最优方案, 采集了座椅在发动机不同转速下的响应, 进行了数据分析; 针对最高转速的工况, 进行了人体振动暴露的舒适性分析。研究结果表明: 从频域图的单峰最大值来看, 减振前座椅最大加速度响应出现在425 Hz处的0.643 4 m·s-2, 安装颗粒阻尼器后最大值为25 Hz处的0.087 5 m·s-2; 从时域图来看, 当发动机转速分别为750、1 110、1 470、1 830、2 200 r·min-1时, 安装颗粒阻尼器后座椅加速度均方根综合减幅分别达到24.2%、29.6%、34.7%、39.2%、46.0%, 发动机转速越高, 颗粒阻尼器的减振效果越好; 安装颗粒阻尼器后各频段舒适性界限时长均有大幅度增加, 频段为3.1和4.0 Hz时, 安装颗粒阻尼器后舒适性界限时长均提升了1.50倍, 为20 Hz时, 安装颗粒阻尼器后舒适性界限时长提升了1.57倍。