不同车辆-轨道垂向动力学模型功率流传递特性研究

基于4种不同精细化程度的车辆-轨道垂向动力学模型,利用解析方法建立了形式统一的系统相邻部件间功率流传递函数,给出了车辆一系悬挂、二系悬挂、轮轨间以及钢轨和轨枕间的振动功率流传递特性,分析模型的精细化和弹性化对于各部件间功率流传递特征的影响。以精细化程度最高的模型为研究对象,讨论车辆悬挂参数和部件惯性参数的改变对部件间功率流传递特征的影响。结果表明,简单模型能够较为真实地模拟车辆低频传递特性,但对中、高频传递特性的表达与复杂精细模型相差较大;位于激励源附近位置的轮对和钢轨,在其固有频率附近的振动能量往往具有较强的传播性;簧下质量的变化对轨枕至道砟的传递特性的影响最为明显。

动力吸振器对车辆垂向振动能量及悬架性能的影响

研究了布置在不同位置处动力吸振器对车辆垂向振动耗散功率及悬架性能的影响。以考虑轮胎阻尼的1/4车辆垂向动力学模型为基础,分别对簧上质量和簧下质量匹配动力吸振器,构建了两种带吸振器的车辆模型。针对简谐路面激励和随机路面激励,定义了指标参数,分别用于评价悬架性能和系统的耗散功率。据此开展仿真计算,从幅频特性和响应均方根两方面分析了吸振器的影响。结果表明:对于两种路面激励,簧上吸振器侧重于提升车辆的悬架性能,而簧下吸振器可以吸收更多的振动耗散能量;另一方面,对于随机激励,两处吸振器均不改变车辆的总体耗散功率。

簧下调谐系统回收车辆垂向振动能量的可行性

以考虑轮胎阻尼的四分之一车辆模型为基础，在簧下质量上引入调谐质量系统以回收车辆垂向振动能量。针对所构建的分析模型，推导了系统动力学方程。将路面不平度视为随机速度激励，应用动力吸振器设计的H2优化方法确定调谐质量系统的参数。为评价调谐质量系统的影响，在车辆动力学性能评价指标之外，基于阻尼耗散及其变化定义了总体耗散能、调谐系统能量回收潜力、车辆阻尼耗散能等指标。针对某车辆参数进行仿真计算，从车辆性能与能量变化等角度探讨了应用簧下调谐系统回收车辆振动能量的可行性，并进行了参数影响分析。结果表明：引入簧下调谐系统能够在改善车辆动力学性能的同时回收来自轮胎和悬架的振动耗散能量。