基于人车耦合动力学模型的重型卡车平顺性仿真与优化

以某三轴重型卡车为研究对象,建立了考虑人车耦合作用的23自由度动力学模型,应用谐波叠加法建立了路面激励模型作为振动系统的输入,根据拉格朗日方程推导了人车耦合模型的动力学方程并通过Newmark算法实现动力学方程的求解,研究了人车耦合作用对车辆和人体振动响应的影响;根据ISO2631-1:1997(E)中的车辆平顺性评价方法,考虑人体大腿的垂向振动和背部的垂向振动、前后振动,以人体综合振动加权加速度均方根值为指标对重型卡车的平顺性进行评价,探究了车辆悬架、驾驶室悬置和座椅悬架的刚度阻尼参数对重型卡车平顺性的影响,并采用带有收缩因子的粒子群算法对车辆的平顺性进行了优化.研究结果表明:考虑人车耦合作用会改变车辆座椅、人体大腿和背部等部位的振动响应,车速较低时人车耦合作用对平顺性仿真结果的影响较大,在进行车辆平顺性仿真研究时需要考虑人车耦合的作用;在人车耦合条件下,车辆悬架、驾驶室悬置以及座椅悬架的刚度阻尼参数均对车辆平顺性产生影响,且在不同参数区间范围内影响程度有所不同;综合考虑车辆悬架、驾驶室悬置以及座椅悬架的刚度阻尼参数的匹配,实现了整车平顺性优化,在不同车速下人体综合振动加权加速度均方根值与优化前相比降幅均超过38%,考虑多参数匹配的平顺性优化效果显著.     

金杯SY6480A2-E轻型客车最高车速计算

通过一辆金杯SY6480A2-E轻型客车最高车速的具体计算,详细介绍了汽车最高车速的计算方法,给出牵引力、滚动阻力、空气阻力和最高车速等参数的理论计算结果。研究结果表明,理论计算结果与设计参数相吻合,此方法可应用于汽车匹配性设计中对汽车动力性能指标的计算。     

汽车弹性元件对平顺性的影响分析及试验优化

基于Matlab/Simulink应用环境,建立1/4车辆三自由度平顺性模型,对随机路面输入下的汽车平顺性进行仿真。应用参数敏感度理论,分析悬架弹簧刚度、悬架橡胶件垂向刚度、座椅刚度和轮胎刚度对座椅和地板垂向加速度均方根值的影响。根据仿真分析结果,对某款轿车橡胶元件进行了试验优化。仿真和试验结果表明:改变橡胶元件刚度可以有效地提高汽车平顺性。     

基于EEMD和Hilbert边际谱的四轮车辆非平稳路面不平度分析

采用EEMD和Hilbert边际谱对四轮车辆的非平稳路面不平度进行了研究。应用EEMD算法对SY6480轻型客车在C级路面上变速行驶得到的非平稳路面不平度进行了分解,得到了C级路面不平度高频滤波后的Hilbert边际谱,确定了C级路面对变速行驶四轮汽车激励的频带范围和峰值频率,并把该结果与A级、B级和D级路面进行了比较,发现该车在A级、B级、C级和D级路面上变速行驶时受到的路面激励除了幅值随着路面不平度等级升高而增加外,其频谱结构没有明显的变化,这个结果为汽车在变速行驶时的主动悬架设计、振动控制和平顺性分析提供了理论依据。     

11自由度非线性车辆平顺性模型的研究及应用

在分析车辆平顺性的基础上,建立了11自由度平顺性分析的模型,在传统模型的基础上增加了座椅,同时考虑了悬架的非线性因素.所建立的模型考虑了车身的俯仰及侧倾,以及座椅对车辆平顺性的影响,使分析模型更加详细和完整.利用变步长积分法得到车身的垂向振动、俯仰振动和侧倾振动加速度,以及4个座椅振动加速度,分析了不同路面、不同行驶速度和不同乘坐位置对车辆平顺性的影响.结果表明,考虑座椅的11自由度平顺性模型的分析结果更符合实际,比直接用车身来衡量平顺性的结果更精确.     

基于广义路谱与常规车速的轿车平顺性评价研究

为了研究基于一定路面谱下常规车速对轿车平顺性的影响,在ADAMS/CAR多体系统下,基于实际车型的主要特性参数建立包含悬架等子系统的多体整车模型,参照相关车辆平顺性道路试验方法,探讨了路面谱的建立方法,对3种常规车速工况进行平顺性仿真分析,分别获取各车速下的三轴向加速度时间历程,利用MAT-LAB编制程序计算各车速下三轴向总加权加速度均方根值;在类同于B级路面谱的某机场路进行3种稳速工况下道路试验,同样可获取各车速工况下三轴向总加权加速度均方根值.对比研究发现,总加权加速度均方根值随车速的变化趋势基本一致,且车速变大时平顺性降低,表明仿真试验与道路试验的一致性较好.     

基于烦恼率模型的高速列车动态舒适性评价方法

针对传统的ISO动态舒适性评价标准只能定性地衡量振动舒适度,以及高速列车舒适度研究座椅人体分离等问题,把建筑学振动的烦恼率方法引入高速列车平顺性分析中并建立了“人-座椅-地板输入”的7自由度耦合仿真模型.在350km/h高速列车运行环境下,对模型应用烦恼率模型进行仿真,并和ISO评价法进行对比.结果表明基于烦恼率模型的高速列车平顺性分析能够比较好地弥补传统方法的缺陷,实现了评价结果的定量化.     

微型电动汽车平顺性仿真分析与试验研究

针对某款微型电动汽车平顺性不尽理想的情况,以实车参数为依据,应用多体系统动力学软件ADAMS建立包含人-座椅模型的微型电动汽车仿真模型。分别对实车及整车仿真模型完成相同频率及振幅的正弦激振试验,提取实车驾驶员座椅端面处及整车仿真模型人-座椅模型座椅端面处的时域信息进行对比分析,验证所建模型的正确性。最后,参照平顺性试验方法 GB/T 4970—2009完成整车不同车速满载工况、B级路面平顺性仿真试验,对该车行驶平顺性进行分析研究。结果证明,该微型电动汽车当车速超过50 km/h时,不具有理想的行驶平顺性能。     

多编组铰接车辆的平顺性时域分析与优化

为了分析优化多编组铰接车辆的平顺性问题,建立了考虑悬架非线性阻尼特性的n节编组铰接车辆的振动模型,采用粒子群算法对影响车辆平顺性的关键参数(悬架非线性阻尼参数)进行了优化,并提出了一种基于车间铰接约束力补偿和线性二次高斯(linear quadratic Gaussian, LQG)控制相结合的主动悬架控制方法。以车体的垂向、侧倾和俯仰振动加速度均方根作为车辆平顺性关键评价指标,采用B级路面以不同速度对4节编组车辆实施仿真分析。结果表明：随车速增加车辆平顺性变差,且存在首车至尾车车体垂向振动加速度均方根依次变大等振动特点,且通过悬架参数优化与采用主动悬架控制后,车辆平顺性得到明显提高——车辆在垂向、侧倾和俯仰方向的振动加速度均方根分别减少了48.29%,24.79%和54.44%。     

汽车平顺性客观评价方法

现行国标GB4970-1996《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》与国际上通行的振动评价方法有一定差异,而且国内对汽车平顺性的特点研究不够深入。分析了国际上的几种振动评价方法。进行汽车平顺性道路试验,测量驾驶员坐垫处、靠背处、脚以及坐垫转动等10个轴向的振动,以期全面分析汽车平顺性的特点,进而提出合理的客观评价方法。试验表明座椅垂向振动加权系数wk和wb对振动评价指标影响很小;利用时域法分析得振动的峰值因子在4～8之间;分析了各轴向振动所占的比重,发现坐垫垂向振动、靠背前后振动和坐垫俯仰角振动对振动舒适性影响较大。试验分析表明现行汽车平顺性国家标准对汽车中人体所承受的振动约低估了3dB。结合试验结果,提出了一种简便有效的测量方法。     

空气悬架城市客车平顺性评估及优化

利用ADAMS/CAR建立空气弹簧城市客车多体动力学模型,研究车速和随机路面对客车平顺性的影响.采用Behnken盒式正交试验设计方法,对悬架参数进行灵敏度分析及优化,进而提升平顺性.研究表明:前悬弹簧刚度和前后悬减震器阻尼对平顺性影响较显著;当前悬弹簧刚度、减震器阻尼降低,以及后悬减震器阻尼增加时,整车平顺性得到较明显的提升.     

基于NSGA-Ⅱ算法的多目标公交调度优化模型

针对传统公交调度方案容易导致运营经济成本和乘客时间成本的不合理分配问题,提出了一种基于NSGA-Ⅱ算法的多目标公交调度优化模型。综合公交车辆运营成本、乘客出行成本及乘车舒适度三个目标函数,建立公交调度优化模型,通过非支配排序遗传算法对模型的pareto最优解进行计算。最后以深圳市某路公交为实例,通过采集线路参数,计算得到该线路最优发车间隔。验证了NSGA-Ⅱ优化算法在公交调度中的有效性,对公交运营与线路改善有一定的借鉴意义。     

整车刚柔耦合建模及随机激励下的平顺性分析

基于多体动力学理论、有限元及模态综合法,建立了某轿车的整车刚柔耦合动力学模型,其中包括前悬架、转向系等刚体子系统及后悬架柔体子系统.建立B级随机路面模型,采用该数字化试验道路对整车的平顺性进行仿真计算,得到不同车速下的车身质心处垂向加速度以及驾驶员座椅坐垫上方、座椅靠背以及脚支撑面处的加权加速度均方根值.结果表明,所建...     

基于滤波白噪声的汽车平顺性时域建模和仿真*

为了进行汽车平顺性建模和仿真,给出了路面不平度频域模型的标准和改进两种形式。对应路面不平度频域模型改进形式,总结了基于滤波白噪声的路面不平度激励的时域模型。由前后轮路面不平度激励的相关性和一阶Pade算法,建立了前后轮路面不平度激励的时域模型。基于平面系统假设,建立了汽车平顺性四自由度平面系统模型。提出了基于滤波白噪声的汽车平顺性四自由度平面系统仿真算法。在B级路面和常用车速60 km/h下,对某轿车平顺性进行了时域仿真,获得了前轮和后轮路面不平度激励和振动响应量的时间历程。研究结果表明,基于滤波白噪声构造路面不平度激励和对汽车平顺性进行时域建模和仿真是可行和有效的。     

汽车平顺性分析与评价系统软件

对汽车的平顺性进行仿真预测、结构参数优化选择,在新产品设计、旧车改进及汽车使用维护具有重要的作用和意义.采用汽车总的振动舒适度作为汽车的评价及优化指标,并设计了相应的软件,为该类车型的设计及改进提供了理论指导.     

基于空间模型的轿车平顺性时域建模和仿真*

基于滤波白噪声、路面各向同性假设和一阶Pade逼近方法,建立了四轮路面激励的滤波白噪声模型。基于一定假设,建立了轿车平顺性七自由度空间力学模型,由系统振动能量和拉格朗日方程推导出相应数学模型的微分方程描述,提出了相应的平顺性仿真算法,在常用的B级路面和车速60 km/h下,对某轿车平顺性进行了时域仿真,获得了振动响应量的时间历程。研究结果表明,基于空间模型对轿车平顺性进行时域建模和仿真是可行和有效的。     

基于智能手机的公交运行舒适性测度指标研究

为量化分析公共汽车运行过程中行驶平顺性以及车体振动状态对乘车舒适性的影响.以智能手机作为数据采集终端,通过对速度、经纬度数据的统计分析构建表征平顺性的多维变量,并以主成分分析法降维获得平顺舒适性指标;另一方面,通过对高频采集的加速度数据进行傅氏变换构建振动舒适性指标.该研究弥补了以往研究中忽略车辆运行状态对舒适性影响的不足.通过多项Logit回归法分析调查数据表明,该研究基于智能手机采集数据所构建的舒适性测度指标值能客观反映乘客对公交运行状态的舒适性主观感知.     

随机路面下轮毂电机偏心对电动汽车平顺性影响

为了分析轮毂电机偏心对电动汽车平顺性的影响，建立了考虑轮毂电机质量和轮毂电机激励的电动汽车平面4自由度振动模型，推导出相应的状态方程和输出向量表示，确定了平顺性评价指标.采用滤波白噪声方法建立了随机路面前轮激励，将Laplace变换和4阶对称Pade逼近相结合获得了随机路面后轮激励与随机路面前轮激励的关系，给出了典型的四相8/6极开关磁阻电机整体垂向激励的表示.实现了随机路面激励和轮毂电机激励的仿真，在B级路面上进行了4种工况的随机路面平顺性仿真和比较.结果表明，轮毂电机偏心对随机路面下电动汽车平顺性有着不可忽视的影响，设计电动汽车时需要考虑轮毂电机偏心引入的负效应.