高速軌道車輛座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及高速軌道車輛懸置，特別是高速軌道車輛座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化 設(shè)計(jì)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)的理論設(shè)計(jì)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W得到比較可靠的仿真數(shù)值，使車輛具有較好的動(dòng)力性能，然而，隨著軌道車輛 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，不能滿足軌道車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、可靠的高速軌道車輛座椅懸置最佳阻 尼比的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，滿足軌道車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 車輛懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平及產(chǎn)品質(zhì)量，提高車輛乘坐舒適性；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、 可靠的高速軌道車輛座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示；1/4 車體-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輛座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化 設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用W下設(shè)計(jì)步驟： 陽(yáng)0化](1)建立座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動(dòng)微分方程：
[0006] 根據(jù)軌道車輛的1/4單節(jié)車體的空載質(zhì)量m2,單個(gè)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架質(zhì)量的一半叫，1/4 單節(jié)車廂乘坐人員質(zhì)量之和m3;-系懸架的垂向等效剛度K1、垂向等效阻尼一系垂向減 振器的端部連接等效剛度Kdi;二系懸置的垂向剛度K2、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K3;待設(shè)計(jì)座椅懸置的阻尼比C，其中，座椅懸置 減振器的等效阻尼系數(shù)C= W-系垂向減振器活塞桿的垂向位移Zdi，轉(zhuǎn)向架構(gòu) 架質(zhì)屯、的垂向位移Zi，二系垂向減振器活塞桿的垂向位移Zd2,車體質(zhì)屯、的垂向位移Z2及座 椅面的垂向位移Z3為坐標(biāo)；W軌道高低不平順隨機(jī)輸入Zy為輸入激勵(lì)；建立座椅懸置系統(tǒng) 的垂向振動(dòng)微分方程，即：
[0009] (2)構(gòu)建座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真模型：
[0010] 根據(jù)步驟（1)中所建立的座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動(dòng)微分方程，利用Matl油/ Simulink仿真軟件，構(gòu)建座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真模型；
[0011] (3)建立座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)J:
[0012] 根據(jù)步驟（2)中所建立的座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真模型，W座椅懸 置阻尼比為設(shè)計(jì)變量，W軌道高低不平順隨機(jī)輸入為輸入激勵(lì)，利用仿真所得到的座椅垂 向運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)加速度均方根值，建立座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)J，即：
[0013] ./=伊'
[0014] (4)座椅懸置最佳阻尼比C。的優(yōu)化設(shè)計(jì)：
[0015] 根據(jù)步驟（2)中所建立的座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真模型，W軌道高 低不平順隨機(jī)輸入Zy為輸入激勵(lì)，利用優(yōu)化算法求步驟（3)中所建立座椅懸置最佳阻尼比 的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)J的最小值，所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)變量即為座椅懸置系統(tǒng)的最佳阻尼比寫(xiě)。。
[0016] 本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)：
[0017] 由于軌道車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)的理論設(shè)計(jì)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W得到比較可靠的仿真數(shù)值，使車輛具有較好的動(dòng)力性能，然而， 隨著軌道車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，不能滿足軌道車輛不斷 提速情況下對(duì)減振器設(shè)計(jì)要求的發(fā)展。
[0018] 本發(fā)明通過(guò)建立座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動(dòng)微分方程，利用MTLAB/Simulink仿真 軟件，構(gòu)建了座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真模型，并W軌道高低不平順隨機(jī)輸入 為輸入激勵(lì)，W座椅垂向運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)加速度均方根值最小為設(shè)計(jì)目標(biāo)，優(yōu)化設(shè)計(jì)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SIMPACK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輛懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平及產(chǎn)品質(zhì)量，提高車輛 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)軌道車輛 的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 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。
[0020] 圖1是高速軌道車輛座椅懸置最佳阻尼比優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)流程圖； 陽(yáng)021] 圖2是1/4車體-座椅行駛垂向振動(dòng)模型圖；
[0022] 圖3是實(shí)施例的座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真模型；
[0023]圖4是實(shí)施例所施加的德國(guó)軌道高低不平順隨機(jī)輸入激勵(lì)Zy。 具體實(shí)施方案
[0024] 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。 陽(yáng)0巧]某高速軌道車輛的1/4單節(jié)車體的空載質(zhì)量ni2= 14398kg，單個(gè)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架質(zhì) 量的一半叫=1379kg，1/4單節(jié)車廂乘坐人員質(zhì)量之和m3= 1593. 8kg; -系懸架的垂向 等效剛度Ki= 2. 74X10 6N/m、垂向等效阻尼。=28. 3kN.s/m; -系垂向減振器的端部 連接等效剛度Kdi= 40X10 6N/m;二系懸置的垂向剛度K2= 568.4kN/m、垂向阻尼C2= 59. 4kN.s/m;二系垂向減振器的端部連接剛度Kd2= 20Xl〇6N/m;座椅懸置的垂向等效剛度 而二566.