关于装有平衡悬挂的三轴汽车的振动问题

本文分析了装有平衡悬挂的三轴汽车的振动特点。并提出了关于车身振动加速度,车轮与路面间的接触力以及悬挂的相对动行程等随机变量的统计计算公式。为三轴汽车平衡悬挂的设计与研究提供了理论基础。     

单轮车辆半主动悬挂系统的研究

应用最优算法得出了车辆半主动悬挂统计意义上的阻尼最优控制律,并提出了根据车体响应加速度范围进行三级阻尼最优控制的策略:这三级阻尼分别满足车辆的最优行驶平顺性、最优综合行驶性能和最优操纵稳定性。设计并研制了一套单轮车辆半主动悬挂阻尼的三级最优控制系统。两自由度模型试验结果表明该控制系统对模型的振动加速度响应及悬挂动行程响应有一定改善,能提高车辆的综合行驶性能。该控制系统简单、可靠,可推广到四轮车辆悬挂上。     

摆动缸式油气悬挂系统动态特性参数敏感性分析

为研究摆动缸式油气悬挂自身参数变化对履带车辆中"负重轮-悬挂-簧载质量"系统的影响,在典型工况下,对该系统的动态响应特征展开参数敏感性分析.结合油气悬挂的结构特征建立机械-液压耦合的动力学模型,并应用试验台架测试结果评价该模型的有效性.选取摆动缸式油气悬挂的关键参数,分析其刚度与阻尼特性随关键参数的变化趋势,并在脉冲激励工况下分析上述参数变化对油气悬挂系统动态响应行为的影响.结果表明:油气悬挂刚度在悬挂变形量不大时受蓄能器内气体初始体积的影响较大,在悬挂压缩变形较大时受油气悬挂定位角的影响较大;簧载质量垂向加速度与负重轮动载荷在低频时受蓄能器初始气体体积影响最大,在高频时受阻尼阀孔截面积影响最大;悬挂动行程受关键参数的影响趋势与之相反.     

基于振动传递函数的排气系统悬挂点位置优化

提出一种基于振动传递函数法的排气系统悬挂点位置优化方法.以某混合动力轿车悬挂点位置布置为例,通过有限元法建立从发动机激励到排气系统的振动传递函数数值模型,得到排气系统各点在振动频带内的总相对位移响应,由总相对位移响应最小确定悬挂点位置的优化方案.研究表明,此方法中发动机激励、动力总成与排气系统的模态参与因子和模态振型共同确定悬挂点位置.比较优化方案与初始方案的实车验证数据可得,优化方案中排气系统和座椅导轨的振动加速度降幅超过17%,证明基于振动传递函数的排气悬挂点位置布置方法能用于悬挂点位置设计中.     

基于车-椅耦合的转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化

针对高速列车转向架垂向悬挂系统中存在的阻尼匹配问题,根据1/4车体-座椅垂向行驶振动模型,利用Matlab/Simulink建立了转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计仿真模型.以人体振动舒适性最佳为目标,建立了转向架一系和二系垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计数学模型.以轨道高低不平顺作为输入激励,以一系及二系悬挂垂向行程和一系悬挂动静态力之比为约束条件,建立了基于转向架车体-座椅耦合的转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计方法.通过设计实例及仿真验证可知,优化后高速列车的乘坐舒适性显著提高,座椅垂向振动加权加速度均方根值降低了21.7%,表明所建立的优化设计方法是正确的.     

微型汽车悬架的动态仿真分析

建立了微型汽车的两种四自由度动力学模型．其中，一种考虑车身纵向角振动；另一种不考虑车身纵向角振动．推导出了计算公式，编制了悬挂系统特性仿真计算的程序，并以长安微车为实例对加速度、相对动载、动挠度功率谱和加速度均方根值进行了不同路面的模拟计算．     

油气悬挂式履带车辆联合仿真建模与响应分析

为分析油气悬挂式履带车辆行驶过程中的动态特征,基于RecurDyn和MATLAB/Simulink搭建悬挂行走系统联合仿真模型.采用RecurDyn完成悬挂行走系统几何模型的构建及装配,在Simulink中实现油气悬挂弹性力和阻尼力的求解,通过数据交互的方式实现二者的联合求解.开展随机路面激励下的响应特性分析,分别观测负重轮加速度、油气悬挂受力、车体质心位移和加速度等响应曲线.结果表明:1号和6号负重轮上的加速度较大,且1号油气悬挂上的受力要明显大于其他油气悬挂;车体会从启动时的低频振动过渡到运行状态下的高频振动.研究结果可为悬挂行走系统的优化设计提供重要的参考依据.     

减振器示功图面积对车辆平顺性的影响

为了研究减振器示功特性与车辆平顺性之间的影响机理,基于流体力学原理建立了液压双筒式减振器数学模型,并对其进行了台架试验.在此基础上,根据减振器外特性仿真曲线,提出了示功图总面积量化指标.结合车辆系统振动原理,建立了示功图总面积与簧上质量垂向振动加速度、悬架动行程以及轮胎动载荷之间的数学关系.基于整车振动模型,定量分析了示功图总面积对簧上质量垂向振动加速度、悬架动行程以及轮胎动载荷的影响规律.结果表明:当示功图总面积较小时,车辆平顺性和行驶安全性均出现明显恶化现象,但示功图总面积过大也会引起振动加速度和轮胎动载荷的增大,同时还会影响二者振动能量在频域内的分布.     

桅杆结构动力特性及风振响应实测

对一座 4 8m高三方五层纤绳的三角形断面格构式桅杆进行了动力实测 ,用加速度传感器分别测得在初位移激励和脉动风荷载下的结构响应 ,同时用风速仪记录了实测时的风速 .根据实测结果分析了该桅杆结构的动力特性和风振响应的特征 .结果表明弯扭振动为桅杆的主要振动 ;桅杆 1阶振型阻尼比约为 0 .0 31,高阶振型的阻尼比为 0 .0 15左右 .桅杆的自振频谱密集 ,结构风振响应具有明显的宽带特性 ,带宽参数为 0 .75～ 0 .89.由于桅杆的非线性特征 ,结构杆身在风荷载作用下的加速度响应为非Gauss过程 ,峰态系数都大于 3.0 .根据实测结果 ,对这种悬挂天线的无线电发射桅杆在分析和计算过程中应该注意的问题提出了建议     

遗传算法在结构振动控制中的应用

对遗传算法(GA)在建筑结构系统辨识、振动控制算法、结构振动控制作动器优化布置和作动器参数优化等研究方向的应用进行了较全面研究和计算机仿真分析.结果表明,遗传算法是一种高效的搜索计算和优化计算方法,这一算法非常适合处理结构振动控制领域中的诸多复杂优化问题,能够精确地识别复杂结构系统的动态响应,实现结构振动控制系统的优化设置.     

发动机悬置系统多目标优化设计

在研究发动机悬置系统各种优化设计方法的基础上,以整车人机系统为背景,提出以人体在垂直方向振动加速度均方根加权值最小和发动机悬置系统能量解耦为目标的多目标优化模型,对发动机悬置参数进行了优化。计算实例表明,选择合适的发动机悬置参数可以有效地降低汽车振动,改善汽车乘坐适合性。     

基于Morris法分析的液压参数对互联悬架的影响

针对液压参数对液压互联悬架输出响应影响强度大小的问题,在Matlab中建立了液压互联悬架半车侧倾耦合频域模型,根据系统的传递函数和路面输入得到了垂直和侧倾输出加速度谱密度并将其与传统悬架进行对比,分析对比结果.采用Morris灵敏度分析方法计算得到各液压参数的灵敏度值并进行灵敏度排序.结果表明,由于在侧倾振动中液压油频繁地流进和流出蓄能器,蓄能器参数及与蓄能器连接的阻尼阀压力损失系数对侧倾振动模态有较大影响;与作动器上下腔连接的阻尼阀压力损失系数对垂直振动模态有较大影响,所得结果为进一步的悬架优化中设计变量的选取提供了理论依据.     

考虑气动升力激励的汽车振动响应分析

为研究气动升力激励对汽车悬架性能的影响,在Simulink建立滤波白噪声路面输入模型和气动升力激励模型。在不同车速下,分别对考虑气动升力激励和不考虑气动升力激励的振动模型进行仿真,对比分析两种情况下的车辆悬架系统评价指标。结果表明:考虑气动升力激励的车身加速度和不考虑气动升力激励时的差异很小;低速时,气动升力激励引起的悬架行程差异较小,高速时,气动升力激励会明显增大悬架动行程;低速时,气动升力激励引起的轮胎动载荷差异不明显,高速时,气动升力激励会使得轮胎动载荷略微增大。     

软土隧道地铁振动效应现场实测与数值分析

为揭示列车运行软土隧道瞬时响应和长期沉降的影响,以上海地铁9号线某区间隧道为例,采用现场实测和动力有限元方法分析了软土隧道的自由场响应特征,基于经验公式法评估了隧道长期振动沉降.实测结果表明,隧道近处的地层响应以竖向振动为主,振动加速度总体上服从竖向加速度最大、横向加速度次之、纵向加速度最小的规律.隧道周围30 m范围内竖向加速度为0.02 ～0.32 m/s2,横向加速度为0.02 ～0.26 m/s2.竖向加速度在横向上以弧线状向外衰减,隧道斜上方和斜下方地层存在横向加速度放大现象,地层振动主频为0 ～400 Hz.地铁振动引起的土体动偏应力比小于2％,最大超孔压约为1.1 kPa.地铁运行初期隧道振动沉降主要来自土体不排水累积塑性变形,长期振动沉降则主要来自超孔压消散引起的固结沉降.研究软土地层响应特征有利于揭示地铁振动的传播过程.     

基于多目标遗传算法的主动悬架滑模控制器设计

为提高车辆的乘坐舒适性和行驶稳定性,针对主动悬架的车身垂直加速度、悬架动行程和轮胎动载荷性能冲突,以及考虑参数不确定与外界干扰带来的鲁棒性问题,本文拟采用滑模控制方法对汽车非线性主动悬架进行主动减振控制研究,并结合多目标遗传算法对滑模控制器进行多目标参数优化.首先,根据1/4车辆主动悬架系统模型利用Lyapunov稳定性理论进行滑模控制器设计;其次,基于滑模控制到达条件和滑模面的稳定条件,结合Hurwitz稳定判据选择合适的滑模面参数;然后,为改进滑模控制方法中按经验选取参数时的不足,采用多目标遗传算法对滑模控制器参数进行多目标优化;最后,进行数值仿真模拟.仿真结果表明,采用多目标遗传算法对滑模控制器进行参数优化后显著地改善了汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性,对汽车非线性主动悬架的减振控制起到了一定的推动作用.     

水力自动滚筒闸门振动特性的试验研究

分析动水压力作用下新型水力自动滚筒闸门在开启工作过程中的振动响应,以揭示横置水中圆筒的振动加速度及位移变化规律.横置水中圆筒表面绕流流场水流变化复杂,目前水力自动滚筒闸门在动水压力作用下的振动无现成的计算方法.通过物理模型试验研究,发现在筒下开度一定的情况下,当上游水位不断上升时,筒体表面振动加速度呈现不断增大的趋势;当上游水位上涨至筒体上下同时泄水后,振动加速度增幅快速增长.与加速度变化规律不同,当上游水位与筒顶平齐且无水体附加质量约束作用时,筒体表面振动位移实测值最大.     

胶泥缓冲器与履带车辆悬挂系统的动力学匹配

为了改善履带车辆被动悬挂系统在各种路面的平稳性,设计了一款具有单向节流阀结构的新型的粘弹性胶泥缓冲器。分析了胶泥缓冲器在履带车辆悬挂系统中的4种匹配方案,确定了第1负重轮垂直振动加速度和相对动行程作为履带车辆行驶平稳性的评价指标。对履带车辆悬挂系统建立了动力学仿真模型和相应的动力学方程,对不同匹配方案在路况较差的E、F级路面和车速为30km/h的条件下进行了仿真分析。研究结果表明:随着阻尼比的增加,第1负重轮垂直振动加速度先减小然后再增加,第一负重轮相对动行程逐渐减小;在车速和路况给定的条件下,存在一个使车体垂直振动最小的最佳阻尼比,最佳阻尼比取决于路况和胶泥缓冲器的匹配方案这2个影响因素;并且确定了最佳阻尼比的调控范围是0.05~0.20,最终确定了1-2-6匹配方案是胶泥缓冲器的最佳匹配方案。研究为胶泥材料的配方和胶泥缓冲器的优化设计及提高车辆的行驶平稳性提供了理论指导。     

基于逆虚拟激励法的整车平顺性

建立了8自由度整车的系统模型和数学模型,使用逆虚拟激励法在路面激励谱密度未知和车轮的垂直振动响应谱密度已知的情况下,计算出了整车车辆的车身垂直加速度功率谱密度、悬架动挠度和车轮相对动载.并用MATLAB语言编制了仿真程序,对确定路面上和未知路面上的平顺性分析结果进行了比较,结果表明在未知路面上采用逆虚拟激励法研究车辆的平顺性是可行的.该方法简单易懂,避免了构建路面激励的难题,在汽车振动领域值得推广.     

悬挂式座椅与重型车的平顺性

一个简化的汽车－座椅－人体振动系模型以路面不平度为输入函数，计算系统及人体的振动响应，从而对平顺性作出评价。通过计算和试验讨论了改进汽车平顺性的途径，探讨了悬挂座椅的设计原则。实验证明，实现悬挂式座椅刚度的最佳选择是完全可能的。     

人行荷载作用下大跨悬挂楼盖调频阻尼控制研究

针对一竖向振动频率处于人行荷载范围的场馆大跨悬挂楼盖进行调频阻尼减振控制研究,对比分析场馆整体结构模型和大跨悬挂楼盖局部简化模型的动力特性,基于最优控制原则设计调频质量阻尼器的参数和布置位置,在一般人群随机荷载、极端人群随机荷载、节拍及跳跃人群荷载等12种人行工况下,研究无控和有控大跨悬挂楼盖结构的人激动力响应.结果表明,楼盖结构在无控条件下的振动加速度响应大大超过限值要求,但通过合理的调频阻尼减振设计,有效抑制该大跨楼盖人激振动响应,最大峰值加速度减振效果达61%;楼盖结构位移响应很小,虽在人激荷载作用下可不予考虑,但调频阻尼器仍对其具有良好的控制效果.研究成果可为类似工程结构在人行荷载作用下的控制设计提供借鉴参考.