基于俯仰角加速度的驾驶室悬置系统修改

采用柔性化的驾驶室建立驾驶室悬置系统的多体动力学模型,通过道路试验测得仿真模型的激励和验证信号,从自由度、加速度均方根值和系统模态等三个方面验证了模型的正确性。以俯仰角加权加速度均方根值为优化目标,在频域内对驾驶室悬置参数进行了正交试验匹配,使得不同车速下座椅处的俯仰角加权加速度均方根值平均降低14%,垂向加权加速度均方根值平均降低9%,驾驶室悬置动扰度平均降低18%。最后重新设计了驾驶室前后悬置弹簧。     

高速列车转向架-车体-座椅垂向耦合振动机理及悬挂参数联合优化

针对高速列车中的垂向悬挂系统参数匹配问题,应用系统工程方法,将列车转向架系统、车体及座椅系统纳入一个统一的整体大系统,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型,并探讨各系统间的相互耦合作用关系;在此基础上,以人体振动舒适性最佳为目标,对轨道随机不平顺激励下的高速列车垂向悬挂系统进行多目标、多参数优化,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法。分析比较优化后的结果可知,悬挂系统参数优化后高速列车的乘坐舒适性显著提高,不同位置处的座椅垂向振动加权加速度方均根值降低了18.52%以上,表明所建立的高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法是可行的。该研究为高速列车垂向悬挂系统参数的选取提供了有效借鉴。     

基于惯容的车辆悬挂系统动态分析与参数优化

为了提升车辆悬挂系统的动力学性能,在传统弹簧-阻尼悬挂模式基础上添加惯容,建立了惯容-弹簧-阻尼三元件并联的悬挂系统,在多组悬架参数下进行数值仿真,分析在新悬挂方式下悬架参数对悬架垂向振动响应的影响,采用多目标遗传算法进行参数优化,针对车身垂向加速度与悬架动行程,对悬架参数进行2组多目标优化,得出惯容、弹簧和阻尼最优参数匹配。仿真结果证明：在传统弹簧-阻尼悬挂模式基础上添加惯容可以有效改善车辆垂向振动系统的减振性能,减小主频。经过2组优化后,与传统弹簧-阻尼悬挂模式相比,车身垂向加速度均方根值分别减小了63.15%、62.22%;悬架动行程均方根值均减小了25.00%;轮胎动载荷均方根值分别减小了73.23%、72.65%。     

驾驶室悬架参数对拖拉机振动特性影响的研究

以CF700型拖拉机为研究对象,以MATLAB/SIMULINK为研究平台,建立了带驾驶室拖拉机4自由度振动仿真模型。以GB/T 10910—2004中较平滑跑道为激励,对拖拉机振动特性进行了仿真研究,在此基础上得到驾驶室前、后悬架刚度和阻尼系数。研究结果表明,驾驶室前、后悬架刚度和阻尼系数分别取20 k N/m,1 233 N·s/m和20 k N/m,1 726 N·s/m时,座椅处垂向振动加速度均方根值和驾驶室俯仰振动加速度均方根值分别较无驾驶室悬架时减小50%和61%,拖拉机的乘坐舒适性明显改善。     

载货车驾驶室悬置系统试验仿真与优化

为从某新型载货车的三种驾驶室悬置参数水平值中找出最佳匹配值,进行样车道路试验;应用多体动力学软件建立驾驶室悬置系统虚拟样机模型,通过对比驾驶室悬置系统振动加速度功率谱密度曲线验证仿真模型的可信性。最后以减小驾驶室地板加速度功率谱密度的均方根值为目标,以悬置系统螺旋弹簧刚度、减振器阻尼为因子,运用试验设计技术对驾驶室悬置参数进行优化,改善了驾驶室悬置隔振性能,找出了适合该车型的最佳参数匹配值。     

基于多软件协同的商用车驾驶室橡胶悬置优化设计

以国产某长头商用车为研究对象,为有效提升其平顺性,对驾驶室橡胶悬置进行优化设计。应用Adams软件建立整车刚柔耦合多体动力学模型,并基于批处理命令将之同多学科优化软件Isight以及数值计算软件Matlab进行集成。建立以驾驶室座椅导轨x向与z向振动加速度频率加权均方根值之和为目标函数,橡胶悬置x向与z向刚度系数为优化变量的数学模型;应用改进遗传算法实现目标函数优化,针对优化前后橡胶悬置开展平顺性仿真对比与测试验证。结果表明:优化前后整车平顺性仿真结果同试验验证基本一致性;目标商用车于水泥高速路下座椅导轨x向与z向振动加速度频率加权均方根值分别平均降低19.9%与18.1%。本文提出的多软件优化方法可行,具有较高工程应用价值。     

重型商用车驾驶室悬置系统的参数优化

以某重型商用车驾驶室空气悬置系统的实车参数为基本数据,利用ADAMS软件建立了多体动力学模型,通过与道路试验对比验证了模型的准确性。采用客观评价方法,对驾驶室悬置系统进行了舒适度评价。采用正交试验方法,以驾驶室质心处的垂向加速度功率谱密度曲线峰值最小为优化目标,以驾驶室悬置元件刚度、阻尼为变量,对驾驶室悬置系统进行了优化。从优化前后的对比中可以看出,采用优化后的驾驶室空气悬置参数可使驾驶室的乘坐舒适性有一定程度的提高。     

挖掘机驾驶室—座椅悬置系统动力学仿真

以某型号液压挖掘机为研究对象,考虑座椅悬置元件在减振中的作用,建立了驾驶室-座椅悬置系统的数学模型,通过Matlab计算得到系统的固有频率和能量分布;在ADAMS中建立驾驶室-座椅悬置系统实验模型,在实验载荷下进行振动仿真,得到系统的同有特性和频域响应曲线;通过比较两者的振动特性,证明了模型的正确性,结果表明驾驶室-座椅悬置系统不能满足驾驶室和座椅的隔振要求,指出在后续的优化过程中应改变固有频率分布范围和提高系统解耦度。     

履带消防机器人动力学分析及悬架参数优化

针对履带式消防机器人在恶劣环境中作业时云台不稳定的问题，对消防机器人的悬架参数进行优化。首先，建立消防机器人动力学模型，通过试验获得关键参数的数据，进一步提高模型精度，并与整机试验对比验证模型的准确性。然后，选取悬架参数为设计变量，平台振动加速度均方根值为目标值，基于响应面法构建代理模型，建立设计变量与目标值之间的显式函数关系。最后，采用遗传算法对目标函数进行优化求解。优化结果表明：优化后云台振动加速度均方根值减小8.43%,云台的稳定性更好。     

高速列车二系垂向悬挂系统设计解析表达式*

根据1/4车体4自由度垂向振动模型,利用随机振动理论及留数定理,建立轨道高低不平顺激励下的车辆垂向振动响应均方根值解析表达式;通过数值计算对解析表达式的正确性进行了验证,结果表明在一定有效数字范围内解析计算值与数值计算值完全吻合,表明所建立的解析表达式是正确的;通过整车仿真对比对解析计算方法的可靠性进行了验证,可知车体垂向振动加速度均方根值和二系悬挂垂向行程均方根值的解析计算值与整车仿真验证值的最大相对偏差分别仅为12.50%和15.47%,表明所建立的解析计算方法是可靠的。在此基础上,利用黄金分割原理,建立了二系垂向悬挂系统阻尼比优化设计方法,并通过实例对其可行性进行了分析,为高速列车二系垂向悬挂系统参数的初始设计提供了参考。     

Damping collaborative optimization of five-suspensions for driver-seat-cab coupled system

Both the seat and cab system of truck play a vital role in ride comfort. The damping matching methods of the two systems are studied separately at present. However, the driver, seat, and cab system are one inseparable whole. In order to further improve ride comfort, the seat suspension is regarded as the fifth suspension of the cab, a new idea of“Five-suspensions”is proposed. Based on this idea, a 4 degree-of-freedom driver-seat-cab coupled system model is presented. Using the tested cab suspensions excitations as inputs and seat acceleration response as compared output, the simulation model is built. Taking optimal ride comfort as target, a new method of damping collaborative optimization for Five-suspensions is proposed. With a practical example of seat and cab system, the damping parameters are optimized and validated by simulation and bench test. The results show the seat vertical frequency-weighted RMS acceleration values tested for the un-optimized and optimized Five-suspensions are 0.50 m/s2 and 0.39 m/s2, respectively, with a decrease by 22.0%, which proves the model and method proposed are correct and reliable. The idea of “Five-suspensions” and the method proposed provide a reference for achieving global optimal damping matching of seat suspension and cab suspensions.     

变节距悬架弹簧对方程式赛车平顺性的影响

针对大学生方程式赛车座椅与车架为刚性连接,行驶过程中车架振动对驾驶员造成很大影响的问题,分析了赛车变节距悬架弹簧的弹性特性曲线拟合方法,得出了变节距悬架弹簧节距随载荷的变化规律;通过随机输入实验和确定输入实验,对比分析了赛车前悬架分别采用线性弹簧和变节距弹簧对平顺性的影响。实验结果表明：随着车速的提高,车身各测点的最大垂直振动加速度都增大,但采用变节距弹簧的各测点值都小于采用线性弹簧的各测点值;当实验车速为50km/h时,采用变节距弹簧,前轴测点和座椅底板测点的垂直振动加速度均方根值较采用线性弹簧分别减小了11.02％和20.16％,平顺性得到提高。     

自适应TMD减振性能试验

为改善目前工程中应用的调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)对频率敏感和频率难以调节的缺点,提出了一种自适应TMD,由可变质量块、弹簧、伺服控制系统、驱动系统和阻尼器组成。其中,伺服控制系统由一个加速度传感器和一块单片机电路板组成。在环境激励下,单片机电路板接收位于主结构上的加速度传感器传来的信号,利用短时傅里叶变换识别得到主结构的第1阶自振频率,并自发启动驱动装置改变TMD的质量,以调节TMD的频率与识别得到的主结构频率一致。通过人行桥模型试验验证了自适应TMD的可行性、可靠性和有效性。试验结果表明,自适应TMD能准确识别模型结构的竖向一阶自振频率,并通过调节质量重新调谐自身频率,与识别得到的频率相同。自由衰减振动试验和受迫振动试验表明,与启动调节前的失调TMD相比,启动调节后的谐调TMD能够提高模型结构的等效阻尼比,降低其加速度响应峰值和均方根值。     

基于H∞控制的车辆座椅主动悬架系统

建立了四自由度的“车-椅-人”悬架系统的力学和数学模型，运用H∞鲁棒控制理论设计了车辆座椅主动悬架系统的鲁棒控制器。并且用MATLAB软件包及Robust-Control-Toolbox对座椅悬架系统进行了仿真分析。仿真结果表明：鲁棒控制策略能很好地抑制座椅主动悬架系统的垂直振动加速度，其减振幅度在共振频率附近能达到50～60％，大大提高了乘坐舒适性。并且，该系统能够承受一定的模型参数不确定性，具有良好的鲁棒稳定性。     

基于无量纲分析的磁流变隔振器阻尼参数优化

针对被动隔振器件不能自适应调整自身参数以及大型工程隔振项目实物研究成本高且难以实现的缺点,提出了采用无量纲的磁流变隔振器阻尼参数优化的方法。从无量纲的角度对隔振系统进行优化建模。在降低力传递率的同时,兼顾振动位移和加速度,根据隔振系统的动态响应特性对多目标问题进行全局寻优,求得磁流变隔振器的最佳阻尼及其驱动电流。对多频多振幅激励作用下的磁流变隔振器进行阻尼优化仿真,结果表明,优化后的振动加速度有效值减少31.41%,传递到地基上的力有效值减少58.75%。根据无量纲相似理论搭建小尺度台架进行试验,试验表明阻尼参数优化后的振动加速度和传递到地基上的力均得到明显降低。通过仿真和台架试验的相互验证表明了无量纲化参数优化方法的有效性和可行性。     

全地域机动车驾驶室声学特性分析

以某全地域机动车驾驶室为研究对象,建立驾驶室的有限元模型,验证了有限元模型的有效性。以此有限元模型为基础构建驾驶室谐响应模型,进行谐响应分析,发现驾驶室后壁板的振动是引起驾驶室内部噪声的主要原因。研究驾驶室内部噪声特性,分别进行了声学空腔模态分析和声固耦合模态分析,发现声固耦合系统声压分布比较均匀,大部分呈现局部模态,主要原因可能是驾驶室后壁板的振动。通过驾驶员耳旁声压分析发现增加驾驶室后壁板的厚度,可以在一定程度内降低驾驶室内部噪声对驾驶员的影响,为同类驾驶室通过依靠结构改进来改善声场环境提供了案例依据。     

利用阻尼材料改善驾驶室声学特性的研究

为改善某款商用车驾驶室声学特性,建立该驾驶室的声固耦合有限元模型,通过频率响应分析,得到车内的声学响应。对81 Hz处声压峰值进行声学结构模态参与因子分析和板件贡献分析。对贡献最大的板件进行自由阻尼处理。为减少阻尼材料使用量,将阻尼材料体积作为约束条件,阻尼材料单元相对密度作为设计变量,以贡献最大的结构模态所对应的模态阻尼比最大化为优化目标,基于优化准则算法用MSC.Nastran的直接矩阵提取程序(Direct matrix abstraction program,DMAP)语言编制拓扑优化程序,对阻尼材料在驾驶室上的分布进行优化。优化后阻尼材料的体积减小40%,目标模态的模态阻尼比降低5.2%。根据优化结果粘贴阻尼材料,使驾驶员右耳处声压和乘员右耳处声压在81 Hz附近分别降低11.2 dBA和10.7 dBA,其他峰值处声压变化不大。     

工程机械驾驶室内部噪声预估分析

基于统计能量分析（SEA）原理,建立了某工程机械驾驶室SEA模型,通过Hilbert变换瞬态衰减法测试了模型中所需要用到结构件的内损耗因子,仿真计算结果与实测值趋势一致;通过1／3倍频程分析,发现部分中心频段数值相差较大,分析发现主要为一些过线孔、缝未处理,修正SEA模型后仿真计算结果与实测值基本吻合,噪声能量误差仅为8．2％;同时通过分析驾驶室内部噪声的主要能量来源,对能量输入的主要部位进行了降噪处理,仿真计算结果降低了2．5dB,与实测结果降低了2．3dB非常接近,表明统计能量分析方法能够准确预测驾驶室内部噪声,为产品早期开发阶段提供准确的设计依据．     

基于不确定性和模糊理论的汽车平顺性优化

以整车八自由度振动模型为对象,建立某车行驶平顺性的MATLAB/SMULINK模型,根据仿真结果构建了Kriging模型。以座椅加权加速度均方根值为目标函数,以悬架的刚度和非线性阻尼系数、座椅的刚度和阻尼为设计变量,以簧上质量、轮胎的刚度和阻尼为不确定模糊变量,运用模糊理论和多种群遗传算法对该仿真模型进行双层嵌套的不确定性优化。对比表明:不确定性量在一定范围变化时,确定性优化的目标函数恶化到2.0 m/s2,远远大于不确定性优化时目标函数的最小值(1.5 m/s2),即不确定性优化的结果对行驶过程中的不确定性量变化更加不敏感,适应性更好。