高速軌道車(chē)輛座椅懸置最佳阻尼比的解析計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高速軌道車(chē)輛懸置，特別是高速軌道車(chē)輛座椅懸置最佳阻尼比的解析 計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 座椅懸置系統(tǒng)阻尼比對(duì)高速軌道車(chē)輛的乘坐舒適性具有重要的影響，其設(shè)計(jì)或選 取，是設(shè)計(jì)座椅懸置系統(tǒng)減振器閥系參數(shù)所依據(jù)的重要參數(shù)。然而，據(jù)所查閱資料可知，由 于軌道車(chē)輛屬于多自由度振動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算非常困難，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于 座椅懸置最佳阻尼比的設(shè)計(jì)，一直沒(méi)有給出系統(tǒng)的解析計(jì)算方法，大都是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)， 利用多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件SIMPACK或ADAMS/Rail，通過(guò)實(shí)體建模來(lái)優(yōu)化和確定其大小，盡 管該方法可以得到比較可靠的仿真數(shù)值，使車(chē)輛具有較好的動(dòng)力性能，然而，隨著軌道車(chē)輛 行駛速度的不斷提高，人們對(duì)座椅懸置阻尼比的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，目前座椅懸置阻 尼比設(shè)計(jì)的方法不能給出具有指導(dǎo)意義的創(chuàng)新理論，不能滿(mǎn)足軌道車(chē)輛不斷提速情況下對(duì) 減振器設(shè)計(jì)要求的發(fā)展。因此，必須建立一種準(zhǔn)確、可靠的高速軌道車(chē)輛座椅懸置最佳阻 尼比的解析計(jì)算方法，滿(mǎn)足軌道車(chē)輛不斷提速情況下對(duì)減振器設(shè)計(jì)的要求，提高高速軌道 車(chē)輛懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平及產(chǎn)品質(zhì)量，提高車(chē)輛乘坐舒適性；同時(shí)，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi) 用，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，增強(qiáng)我國(guó)軌道車(chē)輛的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種準(zhǔn)確、 可靠的高速軌道車(chē)輛座椅懸置最佳阻尼比的解析計(jì)算方法，其計(jì)算流程圖如圖1所示；1/4 車(chē)體-座椅行駛垂向振動(dòng)模型圖如圖2所示。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的高速軌道車(chē)輛座椅懸置最佳阻尼比的解析 計(jì)算方法，其特征在于采用以下設(shè)計(jì)步驟：
[0005] (1)確定座椅垂向振動(dòng)位移頻率響應(yīng)函數(shù)〃(少)_; Zt ;
[0006] 根據(jù)軌道車(chē)輛的1/4單節(jié)車(chē)體的空載質(zhì)量m2，單個(gè)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架質(zhì)量的一半nv 1/4 單節(jié)車(chē)廂乘坐人員質(zhì)量之和m3;-系懸架的垂向等效剛度K i、垂向等效阻尼C1;一系垂向減 振器的端部連接等效剛度Kdl;二系懸置的垂向剛度K 2、垂向阻尼C2;二系垂向減振器的端 部連接剛度Kd2;座椅懸置的垂向等效剛度K 3;待設(shè)計(jì)座椅懸置的阻尼比ξ，其中，座椅懸置 減振器的等效阻尼系數(shù)6 = 2$/^ ;利用1/4車(chē)體-座椅行駛垂向振動(dòng)模型，以軌道高低 不平順隨機(jī)輸入Zv為輸入激勵(lì)；以一系垂向減振器活塞桿的垂向位移ζ dl，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架質(zhì)心 的垂向位移Z1，二系垂向減振器活塞桿的垂向位移zd2，車(chē)體質(zhì)心的垂向位移Z2及座椅面的 垂向位移2 3為輸出；確定座椅垂向振動(dòng)位移z 3對(duì)軌道高低不平順隨機(jī)輸入z v的頻率響應(yīng) 函數(shù)//(jw)_ :，.即： CN 105138784 A 說(shuō)明書(shū) 2/9 頁(yè)
[0025] (2)建立座椅懸置最佳阻尼比的目標(biāo)函數(shù)J( ξ ):
[0026] 根據(jù)車(chē)輛行駛速度V，軌道高低不平順大小幅值參數(shù)G，及步驟（1)中所確定的 座椅垂向振動(dòng)位移頻率響應(yīng)函數(shù). v，建立座椅懸置最佳阻尼比的目標(biāo)函數(shù)J( ξ )， 即：
[0027]
[0028] (3)建立座椅懸置最佳阻尼比目標(biāo)函數(shù)J ( ξ )的解析表達(dá)式：
[0029] 根據(jù)步驟（2)中所建立的目標(biāo)函數(shù)Κξ)，通過(guò)積分運(yùn)算，建立座椅懸置最佳阻尼 比目標(biāo)函數(shù)J(I)的解析表達(dá)式，即：
[0030]
[0031] 式中， CN 105138784 A h/l 3/y 貝
[0034]其中， CN 105138784 A ^ 4/y 貝
[0052] (4)座椅懸置最佳阻尼比ξ。的解析計(jì)算：
[0053] 根據(jù)車(chē)輛參數(shù)，及步驟（3)中所建立的座椅懸置最佳阻尼比目標(biāo)函數(shù)J( ξ )的解 CN 105138784 A 兄明書(shū) 5/9 頁(yè) 析表達(dá)式，利用MATLAB，求解
的正實(shí)數(shù)根，便可得到座椅懸置系統(tǒng)的最佳阻尼比 ^ 〇°
[0054] 本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)：
[0055] 由于軌道車(chē)輛屬于多自由度振動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算非常困難，目前 國(guó)內(nèi)外對(duì)于座椅懸置最佳阻尼比的設(shè)計(jì)，一直沒(méi)有給出系統(tǒng)的解析計(jì)算方法，大都是借助 計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件SMPACK或ADAMS/Rail，通過(guò)實(shí)體建模來(lái)優(yōu)化和確 定其大小，盡管該方法可以得到比較可靠的仿真數(shù)值，使車(chē)輛具有較好的動(dòng)力性能，然而， 隨著軌道車(chē)輛行駛速度的不斷提高，人們對(duì)座椅懸置阻尼比的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，目 前座椅懸置阻尼比設(shè)計(jì)的方法不能給出具有指導(dǎo)意義的創(chuàng)新理論，不能滿(mǎn)足軌道車(chē)輛不斷 提速情況下對(duì)減振器設(shè)計(jì)要求的發(fā)展。
[0056] 本發(fā)明通過(guò)建立軌道車(chē)輛1/4車(chē)體-座椅行駛垂向振動(dòng)模型，利用隨機(jī)振動(dòng)理論 建立了座椅懸置最佳阻尼比的目標(biāo)函數(shù)，并通過(guò)解析計(jì)算，得到座椅懸置系統(tǒng)的最佳阻尼 比。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)例及SMPACK仿真驗(yàn)證可知，該方法可得到準(zhǔn)確可靠的座椅懸置系統(tǒng)的最 佳阻尼比值，為高速軌道車(chē)輛座椅懸置阻尼比的設(shè)計(jì)提供了可靠的設(shè)計(jì)方法。利用該方法， 不僅可提高高速軌道車(chē)輛懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平及產(chǎn)品質(zhì)量，提高車(chē)輛乘坐舒適性；同時(shí)，還 可降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi)用，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，增強(qiáng)我國(guó)軌道車(chē)輛的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【附圖說(shuō)明】
[0057] 為了更好地理解本發(fā)明下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0058] 圖1是高速軌道車(chē)輛座椅懸置最佳阻尼比解析計(jì)算方法的計(jì)算流程圖；
[0059] 圖2是1/4車(chē)體-座椅彳丁駛垂向振動(dòng)模型圖；
[0060] 圖3是實(shí)施例的σ；2 /(O)隨座椅懸置系統(tǒng)阻尼比ξ變化的曲線(xiàn)。 具體實(shí)施方案
[0061] 下面通過(guò)一實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0062] 某高速軌道車(chē)輛的1/4單節(jié)車(chē)體的空載質(zhì)量m2= 14398kg，單個(gè)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架質(zhì) 量的一半Hi1= 1379kg，1/4單節(jié)車(chē)廂乘坐人員質(zhì)量之和m 3= 1593. 8kg ; -系懸架的垂向 等效剛度K1= 2. 74X 10 6N/m、垂向等效阻尼C1= 28. 3kN. s/m ; -系垂向減振器的端部 連接等效剛度Kdl= 40X 10 6N/m;二系懸置的垂向剛度K2