Automotive Ride Comfort Control Using MR Fluid Damper

In this paper, the performance of automotive ride comfort using Bouc-Wen type magneto-rheological (MR) fluid damper is studied using a two degree of freedom quarter car model. The sliding mode control is used to force the MR damper to follow the dynamics of ideal sky-hock model. The model is tested on two excitations, the first is a road hump with severe peak amplitude and the second is a statistical random road. The results are generated and presented in time and frequency domains using Matlab/Simulink software. Comparison with the fully active, ideal semi-active and conventional passive suspension systems are given as a root mean square values. Simulation results, for the designed controller, show that with the controllable MR damper has a significant improvement for the vehicle road holding then its lateral stability as well as road damage in comparison with passive, fully active and ideal semi-active suspension systems.

大跨度钢-混结合梁悬索桥涡激振动控制指标体系研究

为保证已建桥梁发生涡激振动后桥梁结构的安全以及桥上行车和行人安全,提出综合考虑人员舒适性、结构受力和停车线形三方面的大跨度钢-混结合梁悬索桥涡激振动控制指标体系。该体系包含9项指标,分别为驾乘人员舒适度、驾乘人员晕动症、行人舒适度(狄克曼指标)、加劲梁强度、加劲梁应力、加劲梁挠度、桥面纵坡、竖曲线半径和停车视距。以武汉鹦鹉洲长江大桥为背景,分别计算了“限速”和“封桥”2个交通管制措施下9项指标对应的涡激振动振幅限值。在此基础上,将9项指标对应的涡激振动振幅限值的最小值作为涡激振动限值建议取值。结果表明:当该桥发生低阶竖弯涡激振动(VS1、VAS1)时,涡激振动的控制因素为加劲梁挠度指标;当大桥发生VAS2模态的竖弯涡激振动时,涡激振动由驾乘人员晕动症指标和行人舒适度指标共同控制;当大桥发生高阶竖弯涡激振动(VAS3、VAS4)时,涡激振动由行人舒适度指标控制。涡激振动控制指标体系及限值标准的计算框架可适用于不同桥型涡激振动限值的计算。

新型准零刚度空气悬架系统的设计与分析

为提高商用汽车在低频外部激励环境下的隔振性能以及行驶平顺性,基于准零刚度理论,采用正负刚度并联的方式,将负刚度碟形弹簧组与正刚度空气弹簧相结合,设计一种新型准零刚度悬架系统。通过静力学特性分析,建立力位移和刚度位移表达式,得到系统达到准零刚度的参数条件;通过动力学特性分析,建立系统的二自由度模型和简谐力作用下的非线性运动微分方程,得到力传递率特性曲线并对其进行分析。结果表明新结构的低频隔振性能显著提升。基于刚度位移表达式建立2自由度1/4悬架模型,分别对准零刚度系统与传统系统的垂向加速度、悬架动行程和轮胎动载荷等平顺性指标的差异性进行分析,仿真结果表明,该准零刚度系统的平顺性改善效果亦优于传统结构。

纯电动汽车脉冲激励下残余振动的多目标优化

利用Adams/Car软件建立某电机后置纯电动汽车的整车虚拟样机模型,并展开对电动汽车过坎冲击残余振动问题的研究。建立一个新的优化目标—振衰度来表示残余振动的大小,并利用Isight集成Adams/Car、MATLAB模块对残余振动进行两次优化目标不同的优化。首次优化目标是振衰度和后座椅垂向加速度峰值,第二次优化目标是后座椅垂向加速度峰值,并将两次优化结果作对比。仿真结果表明,首次优化目标对残余振动优化的效果好于第二次,说明新建的优化目标—“振衰度”能较好地衡量残余振动衰减速度的快慢,以此为优化目标对残余振动优化效果较好。

车辆载荷下钢弹簧浮置板轨道振动特性分析

建立车辆-钢弹簧浮置板轨道垂向耦合振动有限元模型,分析车载作用下的浮置板轨道和车辆垂向振动特性。结果表明,钢轨和车体垂向振动在浮置板1阶弯曲频率(10 Hz)、P2共振频率、部分阶次的轮对弯曲频率及车轮辐板模态频率处存在明显峰值,其中车体振动在车体浮沉频率(1 Hz左右)处也存在明显峰值。扣件刚度和阻尼的影响主要在轮对1阶弯曲频率以内的车辆-轨道系统耦合振动行为,扣件阻尼在高频处对轨道垂向振动也有较大影响。钢弹簧刚度和阻尼主要影响浮置板1阶弯曲频率附近的车辆和轨道响应,对车辆运行平稳性影响显著。车辆悬挂参数及车体和构架质量对轨道振动基本无影响,簧下质量通过P2共振以及系统约束下的轮对1阶弯曲和辐板对称伞形模态影响轨道振动。增大一系悬挂刚度和阻尼以及二系悬挂阻尼会增大中高频的车体垂向振动加速度,二系悬挂刚度主要影响车体浮沉频率附近的车体垂向振动。车体、构架和簧下质量对车体浮沉运动、浮置板1阶弯曲和P2共振处的车体振动加速度峰值有影响。

车载精密光电设备平顺性仿真研究

为提高精密光电设备的部署速度、实现快速部署应用,可采用不停车部署方案,即车辆行进过程中开展精密光电设备应用对高速飞行目标的观测、跟踪、干扰。为降低车辆行进过程中路面振动的影响,以某型载车及其光电设备为研究对象,分析行驶过程的振动响应。建立基于加速度均方根值的线振动和基于角度均方根值的角振动联合评价指标,综合评价设备安装平面处的激励扰动。基于分析结果可发现良好路面(A级和B级路面)下车辆会对精密光电设备产生约1~10 mrad的角振动激励,一般路面(C级路面)下车辆会对精密光电设备产生约5~20 mrad的角振动激励。从而可根据车辆行驶振动特性,为后续精密光电设备的设计、优化提供参考。

动力集中动车组动力车前后横向平稳性差异研究

针对动力集中动车组动力车现场运行前、后横向平稳性差异问题,基于动力学仿真分析方法研究其形成机理与影响因素,并提出减缓措施。采用Simpack软件建立某型动力车的动力学模型,对比抗蛇行减振器斜对称与开口向外两种布置方式,分析关键悬挂参数对车体前端和后端横向平稳性影响,并采用模态分析法研究抗蛇行减振器横向安装角对蛇行模态稳定性和车体横移摇头模态相位差的影响;以线性稳定性和车体前、后端横向平稳性指标为优化目标,对抗蛇行减振器阻尼、等效串联刚度以及横向安装角进行多目标优化,并根据计算结果对优化参数进行Sobol全局敏感性分析。结果表明:抗蛇行减振器采用斜对称布置方式时,车体前端与后端的横向平稳性差异受悬挂参数影响较小,横向安装角对动力车横向稳定性不敏感;采用开口向外布置方式时,抗蛇行减振器适当横向安装角度显著降低甚至消除车体前端和后端横向平稳性差异,且车体横向平稳性和线性稳定性对横向安装角均较为敏感,建议优化横向安装角2°~6°。

基于ADAMS/Car Ride汽车平顺性仿真

以多体动力学理论为基础,应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS/Car专业模块建立某轿车的整车样机模型。根据路面不平度位移功率谱密度推导路面随机激励数学模型,由路面轮廓发生器产生随机路面,并进行了随机路面输入下的汽车平顺性仿真。其研究结果为虚拟样机技术在车辆工程中的实际应用提供了参考,为进一步对实际车辆做其他设计分析打下了良好的基础。

风荷载对车桥耦合振动及行车舒适性影响

为保证大跨度桥梁结构的安全性及桥上运行车辆的稳定性和舒适性,建立了风-车-桥耦合分析模型对系统的振动响应进行研究。通过三角级数法模拟了不同等级下的桥面不平整度,以探究车辆振动激励源的影响规律。采用快速谱分析法生成了桥梁不同节点处的横向和竖向脉动风速时程。建立了双轴四轮13自由度的汽车模型。以跨度为(180+216+180)m公铁两用的九江长江大桥为工程背景,建立桥梁有限元模型计算其自振频率及振型。采用模态综合法推导了风-车-桥系统动力平衡微分方程,采用Newmark-β积分对具有时变特性的动力平衡微分方程进行求解,并编写相应计算程序,研究不同工况下车辆及桥梁的振动响应。并根据ISO2631—1997标准计算车体的计权加速度均方根,对行车舒适性进行评价。针对不同风速、不同桥面等级、不同行驶速度等条件下,车辆匀速行驶通过桥梁时车辆的动力响应和行车舒适性进行评价,并计算了风及车辆对桥梁的动力加载作用。结果表明:车辆的动力响应会随着风速的增大、桥面状况的变差和车辆行驶速度的增加而增大,行车舒适性也相应变差;风速的增大会使桥梁的竖向位移减小,而竖向加速度和横向振动响应会显著增大。大跨度桥梁对风及车辆的动力加载均比较敏感,在桥梁的设计和运营阶段均应给予足够的重视。

ADAMS/CAR与EASY5在车辆主动悬架动力学研究中的应用

概括介绍了ADAMS/CAR与EASY5仿真软件在车辆主动悬架研究中的应用,通过ADAMS/CAR建立了整车主动悬架的多体动力学模型,采用EASY5软件设计了主动悬架的液压系统,并提出了ADAMS/CAR与EASY5联合仿真的方案,对联合仿真技术应用于主动悬架进行了可行性分析.同时,车辆平顺性的仿真结果表明,采用液压主动悬架的车辆与采用被动悬架的车辆相比平顺性有了明显的改善.

抗蛇行减振器布置对动力车横向动力学性能影响及机理研究

为解释国内某同等级两种不同款动力集中动车组动力车实际运行中表现出的横向平稳性特征差异,针对该动力车分别采用四种抗蛇行减振器布置方式进行动力学仿真对比研究。通过Simpack软件建立整车动力学模型,分析抗蛇行减振器横向安装角对车体前后端横向平稳性及其差异的影响,利用模态分析法探究其对蛇行稳定性与车体横移摇头模态相位差影响。此外,引入抗蛇行减振器附加横向力与力矩相位角,以阐释布置方式对动力车横向平稳性影响机理。结果表明:对于抗蛇行减振器开口向内布置,减小横向安装角对动力车横向动力学性能有利;开口向外布置时,适当的横向安装角有利于改善横向平稳性和蛇行稳定性,明显减小甚至消除车体前后端横向平稳性差异;斜对称和反斜对称布置时,横向安装角对动力车横向动力学性能影响较小,但易形成较大的车体前后端平稳性差异。建议该B0-B0型动力车采用抗蛇行减振器开口向外布置,且横向安装角的选取范围为3°~5°。

基于ADAMS/Car微型观光电动汽车典型路面平顺性仿真

基于国内以传统汽车底盘为基础进行改装设计所研制的电动汽车出现平顺性差等缺点,以唐山市电动汽车重点实验室前期研制的微型观光旅游电动汽车为基础,建立整车ADAMS/Car虚拟样机模型。使此微型电动汽车以一定车速驶过长坡形凸块路面和三角形凸块路面进行典型路面的平顺性仿真分析。在后处理模块中绘制汽车质心垂向加速度特性曲线,进而评价此车平顺性能。为今后改善电动汽车各方面性能提供一定的理论数据基础。

ADAMS/Car软件中随机路面建立方法

介绍在ADAMS/Car中四种随机路面的建立方法,对于应用ADAMS/Car进行整车平顺性仿真分析具有参考价值。

乘用车安全带舒适性虚拟评价研究

本文基于乘用车安全带舒适性和相关标准现状的研究,提出安全带舒适性的标准和基于RAMSIS软件的安全带舒适性虚拟评价方法,对该虚拟评价方法进行了有效性验证,并对如何进一步提升乘用车安全带设计标准水平提出了建议.

高速动车组一系垂向半主动悬挂研究

轻量化是轨道交通车辆发展的重要方向,可降低车辆能耗和运营维护成本.然而车体轻量化改变了车体弹性模态频率,增大了车体结构振动,造成车辆垂向舒适性恶化.提出了一系垂向半主动悬挂策略,即采用可变阻尼减振器替换原有一系垂向减振器,通过对减振器阻尼特性进行实时控制,改善车体刚性和一阶弯曲模态振动.分析了车体刚性和弹性振动与构架振动的耦合关系,在此基础上对一系半主动悬挂的工作原理进行阐述.改进了经典的车辆垂向动力学模型,通过模型计算验证了车体和构架的多种耦合振动关系.对磁流变阻尼减振器的动态特性开展试验测试,建立了该减振器的动力学模型,实现对磁流变阻尼减振器非线性特性的准确预测.以国内某高速列车为原型,建立了完整的车辆动力学模型,并结合磁流变阻尼减振器动力学模型,对一系半主动悬挂的控制策略和应用效果展开研究,得到了两种易于工程应用的控制方法.结果表明一系半主动悬挂对车辆垂向振动,尤其是车体一阶弯曲振动具有显著的控制效果,可改善车辆垂向舒适性指标约30%.

纵断面基础线形行车动力学效应对比研究

为提升旧路改造工程线形,通过受力分析,将线形、平整度参数作为动力学方程的主要变量,并建立“人-车-路”动力学分析模型;设计了对比线形组,一组设置缓和竖曲线,另一组则不设置,采用Newmark-β法编制程序,对半径为7000 m基础线形产生的动力学效应进行计算分析;采用加速度峰值、加速度均方根、振动周期和频率等振动指标,对基础线形组动力学效应进行分析,在分析振动区的形成原因、衰变规律的基础上,划分线形内的振动区和稳定区范围;增设缓和竖曲线后,车辆振动形态发生显著变化,加速度振动峰值和加速度均方根大幅降低,降至常规基础线形的5%以内,有效消除了车辆振动感知;计算分析了车辆类型、重量、悬挂系统参数对两组线形动力学效应的影响,发现增设缓和竖曲线后,振动降幅较大,对各种车辆适应性更强;计算分析线形组与不同平整度使用状态的耦合作用,发现常规基础线形在振动区的耦合作用较为明显,加速度均方根为直坡形态下的95%~161%,而增设缓和竖曲线后,耦合作用系数接近1,线形基本接近“人‒车‒路”系统的理想平面状态。通过以上研究,发现增加缓和竖曲线可有效提升线形行车质量,增强线形对车辆和工况环境的适应性。

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。

铁路客车单元式变频空调机组的研究及应用

空调机组是通过调节客室温度提高列车舒适性的重要装置,也是列车能耗的主要部件之一。目前轨道车辆空调机组主要分为定频空调和变频空调2种;定频空调是根据客室内热负荷的需求,压缩机以固定转速运转,通过启停压缩机改变制冷量输出,实现客室温度调节;变频空调是根据客室内热负荷的需求,通过变频器控制压缩机的转速,提供线性可变制冷量输出,实现客室温度调节。文章分析了25G、25T型铁路普速客车空调的应用现状,详细介绍了铁路普速客车上定频空调改造成变频空调的技术方案以及验证情况,结果表明,变频空调技术提高了铁路普速客车的舒适性并且节能,优势明显,建议推广。

基于Adams/Car的汽车平顺性仿真研究

依据多体动力学理论,利用Adams的专业模块Adams/Car建立某型号汽车的整车样机模型,探索进行汽车仿真的途径,进行了直线加减速仿真,将仿真结果与试验结果进行了对比,并做了相应的分析.

基于ADAMS/Car的整车平顺性仿真研究

以某轿车为研究对象,借助于ADAMS/Car仿真分析软件建立该车的多体系统动力学整车模型,根据路面理论生成脉冲和随机路面文件,根据国家标准对该车进行整车平顺性仿真并进行客观性评价,结果表明该车的平顺性较好。