基于刚柔耦合模型的多轴车辆平顺性仿真分析

针对采用一体化设计、整体式车身结构的多轴车辆,建立刚柔耦合虚拟样机模型,对多轴车辆的平顺性进行研究。基于驾驶室连接方式、驾驶室结构形式和驾驶室顶部连通形式3个设计要素,分析整车在不同载重和不同工况下的平顺性。分析表明,带有斜支撑桁架结构的驾驶室能够有效降低车辆行驶时驾驶室的加权加速度均方根值;顶部不连通的结构形式驾驶室舒适性更好;通过优化驾驶室结构形式和顶部连通形式,车辆在空载和满载情况下的平顺性得到了较大的改善,能够更好地满足使用要求。

某SUV车辆平顺性建模研究及其悬架参数优化

首先,利用多体动力学仿真软件ADAMS/View建立了某SUV车型的整车动力学模型。其次,开展了车辆平顺性实验,利用数据采集装置分别采集了车辆通过粗糙水泥路面及减速带时,车身沿纵向、横向及垂向的振动加速度信号,并通过车辆加速度振动响应验证了所建车辆模型的准确性。最后,基于ADAMS和isight的联合仿真技术,以提高车辆平顺性及稳定性为目标,采用多岛遗传算法对车辆前、后悬架刚度及阻尼进行多目标优化。优化后所得车辆悬架参数不仅能提高车辆平顺性,且有限改善了车辆行驶稳定性,较好解决了车辆行驶过程中平顺性及稳定性之间的矛盾。

基于改进粒子群算法的刚柔耦合模型车辆平顺性研究

针对刚柔耦合车辆的振动控制问题,建立了半车7自由度刚弹耦合动力学模型,用欧拉伯努利梁模型对其进行简化。针对传统粒子群算法容易陷入局部最优解等缺点,引入混沌初始化、动态惯性权重和自适应学习因子对算法进行优化,提出一种基于改进自适应惯性权重的粒子群算法。最后,通过MATLAB仿真建模分析,从车架位移等4个性能方面将无优化悬架、传统粒子群算法优化和改进粒子群算法优化3种情况下的结果进行对比。结果表明,在所有指标中改进粒子群算法的结果均显著优于其他二者,证明了该算法的有效性,可以显著改善车辆的行驶平顺性和驾驶稳定性。

多层次模糊评价理论在平顺性评价中的应用

全面准确的平顺性评价是车辆性能设计和优化的重要依据。基于多层次模糊评价理论,拟合平顺性主观和客观评价等级,建立模糊评价级和模糊关系矩阵,确定测试点位置和试验路况二层次因素集和权重集,建立平顺性综合评价体系。采用仿真试验研究方法,完成复合工况下的平顺性试验,计算车辆的平顺性综合评价值Ez。研究结果表明,试验车辆在复合路面上行驶的平顺性能良好,高速行驶会造成车辆平顺性能明显降低,并对车辆结构和人员健康产生不利影响。此外,仿真试验研究中,复合工况可以很好的反映车辆真实的行驶状态,确保平顺性综合评价的完整性和可靠性。

重载矿用辅助运输车行驶平顺性分析研究

为了研究重载辅助运输车在井工矿复杂地质环境中行驶平顺性的问题,利用ADAMS/Car软件建立辅助运输车整车动力学模型,按照国家标准对其在脉冲输入行驶和随机输入行驶工况下的平顺性进行仿真分析。在脉冲输入行驶工况下,求取该车不同车速不同位置处的最大加速度响应,分析脉冲输入对乘员主观感受和重物完整性的影响;在随机输入行驶工况下,求取该车在不同路面不同速度下加权加速度均方根值,应用MATLAB计算各轴向加速度功率谱密度,对辅助运输车的行驶平顺性进行对比分析。仿真结果表明,该车可以在保证乘员舒适度的同时又能保证重物运输完整性,行驶平顺性满足使用要求。

某重型工地自卸车平顺性改善研究

为了解决某重型工地自卸车的平顺性问题,通过与竞品平顺性主客观对标试验找出影响平顺性的主要因素。并通过与试验对标,搭建高精度的Adams整车多体动力学平顺性分析模型,对主要影响平顺性问题的底盘悬架和驾驶室悬置进行优化并提出优化方案,优化方案经过实车验证,整车平顺性改善明显。

复合激励下两种类型电动汽车的行驶平顺性分析

为对比分析不同路面激励与电机垂向电磁激振力共同作用下,集中电机驱动和轮毂电机驱动汽车行驶的平顺性,建立集中电机驱动和轮毂电机驱动的1/2、4-DOF汽车模型;考虑汽车行驶时受到的多种路面激励和电磁垂向激振力作用,借助时域图和PSD方法,从时域和频域两方面仿真分析两种电动汽车驱动形式对汽车平顺性的影响规律。研究结论表明:轮毂电机驱动汽车的接地性与行驶平顺性相对较差,需进一步研究轮内电机悬置构型,以达到合理轻量化的要求。

轮毂电机轮内悬置构型对汽车平顺性的影响分析

以轮毂电机驱动汽车轮内悬置构型为研究对象,建立三种随机路面激励下的1/4、3-DOF轮毂电机悬置模型,借助时域图和PSD方法对比分析三种轮毂电机悬置构型时、频特性;基于此,以电机定子悬置的动力吸振模型为例,仿真分析轮毂电机悬架参数对汽车平顺性影响,提出改善轮毂电机驱动汽车平顺性的建议。结果表明:相比轮毂电机多级隔振减振模型,动力吸振型减振模型改善汽车垂向振动负效应的性能更好,且电机定子悬置模型提升汽车乘坐舒适性能优于电机整体悬置模型。

物流AGV机器人悬架系统优化设计与平顺性研究

为提高物流AGV机器人的路面适应能力,设计了适合物流仓储车间的AGV移动系统。系统构建了纵臂式独立悬架,具有调节机构以改变减振器角度和纵臂长度;建立了机器人整车四轮系振动耦合响应模型,构建以刚度系数和阻尼系数为变量,车身垂向加速度、俯仰角加速度和侧倾角加速度有效值和最大值、车轮动载荷有效值与最大值、悬架动挠度有效值与最大值作为机器人行驶平顺性评价统计量的优化模型。通过理论仿真验证了对悬架系统建模分析的合理性,为提高移动机器人的行驶平顺性提供了理论依据。

基于鲁棒控制的电磁主动悬架整车平顺性分析

针对传统被动悬架系统无法在复杂工况时保持较好行驶平顺性的问题,为电磁主动悬架设计了鲁棒控制器.建立整车七自由度电磁悬架动力学模型,利用鲁棒控制理论对被控输出和控制输入量进行加权处理,设计了H∞鲁棒控制器.在车速为30 km/h和60 km/h的随机路面、20 km/h和45 km/h的正弦冲击路面时,对电磁主动悬架系统进行仿真分析.结果表明,鲁棒控制的电磁主动悬架与被动悬架相比,主要性能指标均有所改善,在随机路面下车身垂向加速度改善28.03%,说明所设计的鲁棒控制器比较合理,采用鲁棒控制的电磁主动悬架可以有效改善汽车行驶的平顺性.

混合动力车辆发动机启动平顺性控制

混合动力车辆由纯电动模式切换到混合驱动模式的过程伴随着发动机的启动,由于发动机转矩的介入,导致输出转矩剧烈波动,进而造成整车冲击等问题。以双模混联式机电复合传动为研究对象,对发动机启动过程进行了动力学建模和分析,并将其划分为三个阶段分别进行控制。针对电机反拖发动机过程,以减小整车冲击度和抑制输出转矩波动为目标,提出了基于模型预测控制的转矩协调控制策略。最后,利用MATLAB/Simulink仿真平台,对控制策略进行了验证。仿真结果表明,所提出的控制策略能有效抑制输出转矩波动,降低整车冲击度,提高发动机启动过程的平顺性。

公铁两用大跨度斜拉桥-无砟轨道体系变形适应性研究

高速铁路大跨度斜拉桥结构变形受其复杂服役环境影响显著,而无砟轨道对工后变形的调整能力有限,因此大跨度斜拉桥的复杂变形条件将直接影响其上无砟轨道结构的适应性。以沪渝蓉高铁长江北支公铁两用大跨度斜拉桥应用无砟轨道为工程背景,建立无砟轨道-大跨度斜拉桥一体化精细空间有限元模型,分析铁路、公路以及温度等多种荷载联合作用下大跨度斜拉桥-无砟轨道体系平顺性、无缝线路稳定性和无砟轨道层间变形协调性,从而对大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥-无砟轨道体系变形适应性开展深入研究。结果表明:在运营荷载及温度荷载最不利组合作用下,大跨度斜拉桥主梁线形平顺,变形平缓,桥梁整体刚度较好,桥上无砟轨道几何形位可以满足静态验收标准;大跨度斜拉桥上无缝线路的强度和稳定性满足要求,扣件工作性能良好,钢轨伸缩调节器的设置可有效释放梁端钢轨的纵向应力;无砟轨道层间设置橡胶隔离层且不跨主梁桁架节间的布置方式可提高大跨度斜拉桥上无砟轨道的变形协调性能,使得桥上无砟轨道层间始终处于受压状态,达到“隔而不离”的桥上轨道层间理想服役状态;大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥-无砟轨道体系变形适应性良好。本文研究成果可为公铁两用大跨度钢桁梁斜拉桥上无砟轨道的应用提供技术参考。

高速铁路轨道平顺性检测及精调技术浅析

高铁轨道平顺性依赖于高精度、高效率的轨道几何参数检测手段和优化的轨道精调算法,这也是是高铁运营安全的基本保障。根据高速铁路不平顺的情况,介绍了轨道平顺性检测技术的发展,对比了大型轨检车和小型轨检仪,阐述了轨道平顺性的绝对测量和相对测量;针对广泛采用的无砟轨道技术,从精调阶段划分、精调量计算方法和FAR精调技术三方面分析了高速铁路轨道精调技术,以期为高速铁路轨道交通平顺性控制提供参考。

面向平顺性的某轿车悬架参数匹配及优化研究

为了研究某款轿车的平顺性优化问题,运用ADAMS/Car软件建立了整车多体动力学模型,并对影响平顺性的悬架刚度与阻尼参数进行了匹配分析。使用ISight软件集成ADAMS/Car和MATLAB组件,构建了多软件协同的优化模型。以驾驶员座椅处总加权加速度的均方根作为优化指标,选择弹簧刚度系数和减振器阻尼系数作为设计变量,采用多岛遗传算法进行求解,得到这2个悬架参数的优化匹配方案。结果表明:总加权加速度的均方根值改善了8.65%,整车平顺性得到了改善。

基于QZSS和座椅半自动悬架的振动压路机平顺性提升

为了提高振动压路机的平顺性,提出了一种座椅悬架的半主动悬架(SAS)和准零刚度结构(QZSS)的组合.建立了3-D振动压路机的动力学模型,在弹塑性土壤各种工作条件下,对座椅的SAS和QZSS进行仿真与性能分析.将驾驶员座椅的加权加速度均方根值(a ws)和功率谱密度加速度(PSD)作为目标函数,进行了试验研究,以验证模型的准确性.研究结果表明,与座椅的被动悬架相比,座椅的SAS显著提高了振动压路机的平顺性,而座椅被动悬架中添加QZSS比座椅的SAS更能提高平顺性.特别是QZSS添加在座椅SAS中,驾驶员座椅的a ws和最大PSD值相比座椅的被动悬架分别降低了75.7%和74.3%.因此,将QZSS添加在座椅SAS中,可以进一步提高振动压路机的平顺性.

前、后轴双电动机驱动电动车的平顺性分析与优化

为了评价汽车的平顺性,以某款前、后轴双电动机驱动电动车为研究对象,在考虑其4个车轮的垂直自由度、驾驶员与座椅的垂向运动以及车身的垂向运动、俯仰运动、侧倾运动的情况下,基于MATLAB/Simulink软件,建立了前、后轴双电动机驱动电动车的8自由度动力学模型.在C级路面白噪声激励输入下,分别对车身的质心加速度、侧倾加速度、俯仰加速度和车身俯仰角以及座椅加速度进行了仿真分析.使用粒子群算法对系统参数进行优化设计,得出优化后的最优前、后悬架刚度以及最优前、后悬架阻尼系数,并对优化后的模型进行仿真验证.结果表明:优化后的前、后轴双电动机驱动电动车平顺性得到了改善,优化后座椅处的加权加速度均方根值有显著减小,理论最优值仅为优化前的43.8%,在舒适界限内;脚部和背靠处的加权加速度均方根值也有不同程度的减小,理论最优值分别为优化前的42.1%、44.0%.

纯电商用车平顺性和道路友好性研究

为研究集成式电驱动桥纯电动商用车的整车平顺性和道路友好性,本文采用Adams/Car建立整车模型,通过车速、路面等级和非簧载质量3种影响因素,分析驾驶员、驾驶室质心、车架质心处的垂向加速度功率谱密度和前、中、后轮处的轮胎力,得到平顺性和道路友好性的影响规律。研究结果表明,随着车速的增加,汽车的平顺性和道路友好性均有所降低,其中对平顺性影响更明显;随着路面等级的增加,汽车的平顺性和道路友好性都有所降低,并且在C级路面行驶时,驾驶员、驾驶室质心和车架质心处的垂向加速度急剧增加;随着电动集成驱动装置质量的增加,垂向加速度功率谱密度和轮胎力都有所增加,其中轮胎力增加最明显,电动集成驱动装置质量每增加50kg,轮胎力提高1.16%左右,说明汽车平顺性和道路友好性随着车速、路面等级和非簧载质量的增加而变差。该研究为纯电动商用车平顺性和道路友好性的优化和电驱动桥的设计提供了理论基础。

履带式林下耕播机平顺性分析

为了验证履带式林下耕播机在运输过程中的稳定性和可靠性,对履带式林下耕播机进行平顺性分析。使用RecurDyn软件建立虚拟样机,编写相应的路面文件。首先,进行普通工况下林下耕播机以不同速度通过H级道路时的平顺性的仿真分析。其次,进行林下耕播机通过矩形障碍物时的仿真分析。最后,进行了林下耕播机能够通过的最大侧倾路面分析。结果表明,林下耕播机在H级道路上行驶,速度在6 km/h以下为合理速度,在通过矩形障碍物时尽量以一侧履带接地,另一侧通过障碍物时较为稳定;通过150 mm高障碍物时,应以2 km/h或者4 km/h速度通过;林下耕播机通过不侧翻的极限侧倾角度为41°。通过对林下耕播机的仿真分析,证明履带式林下耕播机在林间道路行驶符合要求,对于林下耕播机的使用和后续优化有着重要的指导意义。

高速铁路道岔打磨对钢轨平顺性及轮轨动力学性能的影响

为提高一高速铁路道岔焊缝处的轨道平顺性,解决列车通过时有异响等问题,分别采用传统垂直打磨机和数控钢轨精磨机对某1/18道岔的焊缝处进行了打磨。通过现场试验,测试了道岔打磨前后线路不平顺及列车通过时的轮轨力和振动加速度。对比打磨后钢轨平顺性和动力学性能的变化,分析两种打磨机的打磨效果及打磨遍数的影响。测试结果表明:两种打磨机均可改善道岔钢轨焊接接头平顺性;打磨后车辆通过时轮轨力、钢轨振动加速度均有所改善,且精磨机的改善效果大幅优于垂磨机;采用精磨机打磨结束后,振动频率3.0~7.0 kHz附近的钢轨振动响应幅值大幅下降,钢轨振动加速度大幅减小。

基于Kalmam滤波和Kalman-RTS平滑的高铁轨道平顺性数据融合算法

针对传统轨道平顺性测量方法存在的依赖于CPⅢ控制网、维护成本高、测量技术效率低等问题,文中基于高铁轨道平顺性测量系统,采用Kalman滤波和Kalman-RTS平滑算法对包括GNSS接收机、里程计、IMU在内的多种传感器的数据进行融合处理。实验表明,多传感器数据先通过Kalman滤波处理后,轨道测量绝对坐标横向偏差均值从纯GNSS的4.7 mm降低至2.2 mm,精度提升幅度达53.2%;再进行Kalman-RTS平滑处理后,绝对坐标横向偏差均值再度降低到1.6 mm,总的精度提升幅度达66.3%,相对坐标横向偏差均值精度提升幅度达10.1%,可以有效提升轨道测量作业效率。