考虑未知输入的主动悬架路面高程与等级识别研究

通过主动悬架的精确控制提高车辆乘坐舒适性与行驶安全性的基本前提是进行路面高程与等级识别.本文中设计了考虑未知输入的卡尔曼观测器,以获取路面高程信息;根据路面高程建立AR模型,得到路面功率谱密度,并求取兴趣频段内路面功率谱密度均方根值,实现了路面的等级分类.仿真分析了不同工况下路面高程估计方法和路面等级分类方法的准确性,...     

确定可靠性强化试验道路行驶车速方法初探

为了规范可靠性试验中强化路的行驶速度,达到更好更快捷地考核车辆装备可靠性的目的,本文以Unimog4000为例进行了典型路面的平顺性行驶试验。车辆分别以不同的车速通过典型路面,记录各测点的振动时域信号。在后期处理中,采用DASYLab对信号进行时域和频域分析。以加速度均方根值为对比依据,对不同车速下车辆在B级沥青路面和搓板路面上的振动做了对比,从而为确定可靠性试验中不同强化试验路的行驶车速提供了一个依据。     

重型车辆与路面耦合作用的仿真分析研究

针对车-路系统以及车-路耦合作用的特点,运用ADAMS动力学仿真软件,建立了某重型车的多自由度仿真模型,并利用ADAMS对模型进行了仿真计算,分析了车辆以不同载重量、不同速度行驶于不同等级路面时,车辆对路面的动载荷作用。结果表明：车-路耦合产生的动载作用受路面工况的影响较大,随着路面等级的降低,车辆对路面的动载荷有着显著的增大;在车辆正常行驶速度范围内,车辆对路面的动载荷也随着车速的增加而增大;而在相同条件下。满载车辆较空载车辆对路面的动载荷要大很多,即满载对路面的破坏作用更为显著。     

车辆荷载下沥青路面动力响应随机特性及可靠性分析

为了研究车辆随机荷载作用下沥青路面的动力响应,建立了车辆随机振动模型和车辆随机激励下基层-面层双粘弹性沥青路面动力响应模型,并采用Fourier变换与小波变换相结合的新方法求得了路面随机响应解析解。根据实际车辆参数及道路参数,以路面不平度为初始激励,仿真得到了车辆随机荷载的功率谱密度函数和自相关函数,分析了沥青路面在车辆荷载下的随机动力响应特性,计算了沥青路面动力响应的主要数字特征函数,同时还对沥青路面随机动力响应进行了可靠性设计。结果表明:沥青路面动力响应的均值函数与路面等级无关,而自相关函数、功率谱密度函数及标准差均随着路面等级的下降而增加;采用提出的方法确定不同可靠度下不同等级沥青路面的动力响应值,可避免采用静载荷作为路面设计荷载的不合理性,为沥青路面的可靠性设计与分析提供参考。     

Simulation Analysis of Heavy-duty Vehicle Dynamic Load under Road Excitation in Time Domain and Spatial Domain

为研究时间和空间频率路面激励下重型车辆动载特性,将车辆的轮胎、钢板弹簧视为柔体,橡胶垫块、限位块简化为具有非线性刚度和阻尼特性的力元,采用多体动力学仿真软件SIMPACK建立刚柔耦合的车辆整车虚拟样机,并采用有理函数功率谱密度的谐波叠加法建立空间域和时域路面激励数学模型,创建一个时域和空间域路面激励下车辆行驶动力学模型,仿真计算了车辆各轴轮胎的法向作用力和车轮法向动栽系数.结果表明:不同车速下,时域和空间域路面激励下得到的轮胎法向作用力的变化规律和大小均不相同,而且轮胎法向作用力最大值出现的位置也不同;中、后轴车轮法向动栽系数变化规律基本相似,但前轴车轮法向动载系数变化规律不同.研究结果可为轮胎动载荷计算、验证、预测提供参考依据.     

基于整车模型的车-路耦合作用仿真分析

为研究车‐路系统耦合作用下汽车行驶平顺性,运用车辆动力学仿真软件CarSim建立整车模型,并采用傅里叶逆变换法对 GB7031中规定的A~D级路面进行数值仿真与验证,分析了车辆以不同速度行驶在不同等级路面上的加速度和车轮法向动载系数。结果表明:①随着路面等级的降低和车辆行驶速度的提高,车身加速度显著增大,由50 km/h、A级路面上的0.2599 m/s2变化为120 km/h、D级路面上的1.6889m/s2,增加了5.5倍,车辆行驶平顺性下降;②车‐路耦合产生的动载作用受路面工况和车速的影响也较大,由50 km/h、A级路面上的0.0833变化为120 km/h、D级路面上的0.7754,增大8.3倍。路面等级越低,车速越高,动载系数越大,对路面的破坏作用越严重。      

风环境下高墩大跨连续刚构桥的行车安全性分析

基于风-车-桥耦合系统振动理论,建立风-车-桥耦合系统的运动方程。运用自编风-车-桥耦合程序,计算不同路面、不同车速和不同风速下车轮竖向接触力,分析路面等级、车速和风速对车辆行驶安全性的影响;以车轮折算压力为标准,采用概率统计方法建立车辆侧滑和侧倾事故模型,提高事故分析的可靠性,并结合工程实例,对风环境下车辆的动力响应进行了分析。计算了车辆行驶在不同车速下侧倾临界风速、不同风速下侧倾临界车速和4种不同路面状况下侧滑临界风速,为车辆在桥上行驶安全风速和车速确定提供依据。     

基于平顺性的四轴重型商用车悬架参数优化

为提高车辆行驶平顺性,建立某四轴重型商用车悬架动力学模型,并对悬架参数进行优化。模型中,在车辆结构上考虑了平衡悬架和驾驶室,在悬架力学特性上考虑了阻尼非线性。采用遗传算法对车辆悬架的刚度特性和阻尼特性进行优化,优化综合考虑了车辆在不同路面等级下以不同车速行驶的平顺性。对优化前后驾驶室处垂直加速度均方值进行仿真对比,结果显示,优化后车辆行驶平顺性得到有效提高。     

车-桥系统在路面随机谱激励下放大效应的归类分析

提出了在路面随机谱激励下,将多个参数变量进行分离,两两组合,并按不同基准对车-桥振动的动力放大效应进行归类分析的方法。建立了考虑路面随机激励的车-桥振动微分方程组,计算了系统中的动力放大系数并赋予其点、线、面的几何意义;定义了路面不平顺谱放大系数,并以响应类型、车速、路面不平顺等级为标准进行了计算、归类分析。结果表明:车-桥系统的动力放大效应总体上随车速及路面不平顺等级的增大而增大;在不同路面不平顺等级下,桥的动力放大系数小于车的动力放大系数;同时,路面不平顺等级显著影响车与桥的动力放大系数;工程上应重视对路面的维护,以减小对桥梁结构的冲击,降低车辆行驶的振动。     

多种加速工况下车辆悬架系统非平稳随机振动特性研究

文章研究了车辆在多种加速工况下受到路面的非平稳随机激励,以及因此产生的非平稳随机振动响应特性。利用协方差等效法和滤波白噪声法建立车辆在不同加速度下所受到的道路激励模型,采用精细积分法求解1/4车辆模型在不同激励下车轮与车身的垂向加速度响应。结果表明,车辆通过同一等级路面时,路面非平稳激励、车身和车轮垂向加速度均会随行驶加速度的增加而呈现不同比例的增大。     

由路面引起的汽车振动能量耗散特性频域分析

针对行驶过程中由路面引起的汽车振动能量耗散问题，提出了基于汽车振动二自由度单轮模型的能量耗散特性频域分析方法。采用汽车振动二自由度单轮模型推导了模型的频率响应，确定了能量耗散振动响应量及其频率响应。将路面激励功率谱密度与振动响应量的功率谱密度和均方根值相结合，建立了能量耗散振动响应量统计特性和振动能量耗散平均功率的表示。采用Matlab开发了汽车振动二自由度单轮模型的能量耗散特性频域分析仿真程序，通过3种分析方案研究了由路面引起的汽车振动能量耗散特性。结果表明，汽车振动能量耗散平均功率与速度和路面等级相关，受到路面等级的影响较大；在以B级路面为主的国内城市行驶工况下，由路面引起的汽车振动能量耗散平均功率比较低。     

Random Response of Tractor-Semitrailer System

This work describes an analytical study of the dynamic behaviour of a tractor-semitrailer vehicle. A digital computer simulation was used to describe the longitudinal, vertical, and pitching motions of the vehicle travelling over a stationary random road surface. A man-seat model was also incorporated into the simulation. Vehicle response to road irregularities has been studied by assuming two different roads for loaded and unloaded cases.

Numerical results are presented for vehicle, showing system eigenvalues, power spectral densities and root mean square values of the linear and angular accelerations and displacements. Vehicle acceleration response is compared with the ISO riding comfort standard. All results for the loaded and unloaded cases and for smooth and rough roads indicated that an uncomfortable ride would result from vehicle response.     

基于安全车速的北京冬奥会山地道路冰雪路面通行能力研究

复杂山地线形和道路冰雪路面结合条件下的安全车速设置及通行能力保障是交通管理面临的新挑战。针对北京冬奥会延庆赛区复杂山地道路冰雪路面场景，建立了安全车速与道路线形设计及路面附着系数之间的关系，以安全车速为依据得到了不同路面条件下山地道路的通行能力。依据道路平曲线、竖曲线和横断面数据建立了山地道路三维空间模型；分析了车辆在山地道路平纵组合路段的受力情况，构建了车辆安全行驶速度与圆曲线半径、道路超高、纵坡坡度和路面附着系数的关系模型，并分析了基于安全车速模型的道路通行能力。为了验证模型，选取2种常见的冰雪路面状况和2种常用的车辆类型，获得不同条件下山地道路冰雪路面的安全车速。采用VISSIM软件设计了20种仿真场景，结合道路实测数据验证了安全车速模型的对山地道路冰雪路面车辆安全行驶的提升作用。实测与结果表明:相比全程单一限速模型，所建立的安全车速模型在冰膜路面的行程时间缩短了约38%（小汽车）和32%（大客车），雪板路面的行程时间缩短了约26%（小汽车）和24%（大客车）。山地道路交通流量存在1个自由流到饱和流的相变过程，冰膜路面小汽车下行最大交通量为241辆/h（单向行驶）和231辆/h（双向行驶），大客车下行最大交通量为227辆/h（单向行驶）和222辆/h（双向行驶）；雪板路面小汽车下行最大交通量为319辆/h（单向行驶）和249辆/h（双向行驶），大客车下行最大交通量为301辆/h（单向行驶）和236辆/h（双向行驶）。      

Random Response of Tractor-Semitrailer System

SUMMARY

This work describes an analytical study of the dynamic behaviour of a tractor-semitrailer vehicle. A digital computer simulation was used to describe the longitudinal, vertical, and pitching motions of the vehicle travelling over a stationary random road surface. A man-seat model was also incorporated into the simulation. Vehicle response to road irregularities has been studied by assuming two different roads for loaded and unloaded cases.

Numerical results are presented for vehicle, showing system eigenvalues, power spectral densities and root mean square values of the linear and angular accelerations and displacements. Vehicle acceleration response is compared with the ISO riding comfort standard. All results for the loaded and unloaded cases and for smooth and rough roads indicated that an uncomfortable ride would result from vehicle response.     

车辆随机输入的动态仿真和试验研究

按汽车行驶平顺性评价方法，应用MATLAB工具箱编制了针对五自由度汽车模型的随机输入动态仿真程序，通过仿真可直接获得给定测点的加权加速度均方根值分量的最大值和总加权加速度均方根值，仿真结果与随机输入行驶试验结果基本吻合，证明仿真方法是正确的，该程序可用于汽车悬架系统参数的设计和平顺性的评估。     

利用计算机仿真技术预测车身零件疲劳寿命

为缩短新车开发周期、节约样本制造费用，本文提出了一种在计算机仿真环境中预测车身零件疲劳寿命的新方法。以某轻型客车为例，首先建立了该车的整体有限元模型。然后将采自试车场的典型路面谱作用于轮胎与路面 的接触点进行随机激励。不仅首次在计算机上模拟了汽车随机振动过程，而且得到了关键部位的加速度和动态应力响应及其相应的功率谱密度。最后，应用随机振动和疲劳累积损伤理论对仿真结果进行后处理，估算出该车在一定速度下连续行驶的疲劳寿命。其分析结果显示的危险部位与道路试验基本一致。     

A stochastic quarter-car model for dynamic analysis of vehicles with uncertain parameters

A quarter-car model is used to investigate the vibration response of cars with uncertainty under random road input excitations in this paper. The sprung mass, unsprung mass, suspension damping, suspension stiffness, and tyre stiffness are considered as random variables. The road irregularity is considered a Gaussian random process and modelled by means of a simple exponential power spectral density. The power spectral density, mean value, standard deviation, and variation coefficient of the vehicle's natural frequencies and mode shapes are obtained by using the Monte Carlo simulation method. The computational expressions for the numerical characteristics of the mean square value of the vehicle's random response in the frequency domain are developed by means of the random variable's functional moment method. The influences of the randomness of the vehicle's parameters on the vehicle's dynamic response are investigated in detail using a practical example, and some useful conclusions are obtained.     

基于整车路噪性能提升的轮胎优化设计

为提升整车路噪性能,本文中基于虚拟试车场技术和代理模型优化方法对轮胎参数进行了优化.通过集成试验场扫描所得路谱、CDTire轮胎模型和整车声固耦合模型,建立了整车路噪仿真环境.采用最优拉丁超立方采样、Kriging模型和多岛遗传算法构造了优化模型.以轮胎关键物理参数为设计变量,驾驶员外耳声压级均方根为优化目标,测点三向...