27kN/m;待設(shè)計座椅懸置的阻尼比為C，其中，座椅懸置減振器的等效阻尼系數(shù)
。該高速軌道車輛座椅懸置阻尼比設(shè)計所要求的車輛行駛速度V= 300km/h， 對該高速軌道車輛座椅懸置的最佳阻尼比進行設(shè)計。
[00%] 本發(fā)明實例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)計方法，其設(shè)計 流程圖如圖1所示，1/4車體-座椅行駛垂向振動模型圖如圖2所示，具體步驟如下：
[0027] (1)建立座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動微分方程：
[002引根據(jù)軌道車輛的1/4單節(jié)車體的空載質(zhì)量ni2= 14398kg，單個轉(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ni3= 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K"= 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= 20X106N/m;座椅懸置的垂向等效剛度而二566. 27kN/ m;待設(shè)計座椅懸置的阻尼比C，其中，座椅懸置減振器的等效阻尼系數(shù)
W 一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 平順隨機輸入Zy為輸入激勵；建立座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動微分方程，即：
[0031] (2)構(gòu)建座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動優(yōu)化設(shè)計仿真模型：
[0032] 根據(jù)步驟（1)中所建立的座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動微分方程，利用Matl油/ Simulink仿真軟件，構(gòu)建座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動優(yōu)化設(shè)計仿真模型，如圖3所示；
[0033] (3)建立座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)函數(shù)J:
[0034] 根據(jù)步驟（2)中所建立的座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動優(yōu)化設(shè)計仿真模型，W座椅懸 置阻尼比為設(shè)計變量，W軌道高低不平順隨機輸入為輸入激勵，利用仿真所得到的座椅垂 向運動的振動加速度均方根值，建立座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)函數(shù)J，即：
[0035] J= ；
[0036] (4)座椅懸置最佳阻尼比C。的優(yōu)化設(shè)計：
[0037] 根據(jù)步驟（2)中所建立的座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動優(yōu)化設(shè)計仿真模型，W軌道高 低不平順隨機輸入Zy為輸入激勵，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)計目標(biāo)函數(shù)J的最小值，優(yōu)化設(shè)計得到座椅懸置系統(tǒng)的最佳阻尼比C。= 0. 4630 ;
[0038] 其中，車輛行駛速度V= 300km/h時，所施加的德國軌道高低不平順隨機輸入激勵 Zy，如圖4所示。
[0039] 根據(jù)實施例所提供的車輛參數(shù)，利用軌道車輛專用軟件SIMPACK，通過實體建模仿 真驗證可得，該高速軌道車輛座椅懸置系統(tǒng)的最佳阻尼比C。= 0. 4632 ;可知，利用優(yōu)化設(shè) 計方法所得到的座椅懸置系統(tǒng)的最佳阻尼比C。= 0. 4630,與SIMPACK仿真驗證所得到的 最佳阻尼比C。= 0. 4632相吻合，兩者偏差僅為0. 0002,相對偏差僅為0. 043%，表明所建 立的高速軌道車輛座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化設(shè)計方法是正確的。
【主權(quán)項】
1.高速軌道車輛座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化設(shè)計方法，其具體設(shè)計步驟如下： (1) 建立座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動微分方程： 根據(jù)軌道車輛的1/4單節(jié)車體的空載質(zhì)量m2，單個轉(zhuǎn)向架構(gòu)架質(zhì)量的一半ffll，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)；以一系垂向減振器活塞桿的垂向位移Zdl，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，車體質(zhì)心的垂向位移22及座椅面 的垂向位移23為坐標(biāo)；以軌道高低不平順隨機輸入ζ ν為輸入激勵；建立座椅懸置系統(tǒng)的垂 向振動微分方程，BP :(2) 構(gòu)建座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動優(yōu)化設(shè)計仿真模型： 根據(jù)步驟（1)中所建立的座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動微分方程，利用Matlab/Simulink 仿真軟件，構(gòu)建座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動優(yōu)化設(shè)計仿真模型； (3) 建立座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)函數(shù)J : 根據(jù)步驟（2)中所建立的座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動優(yōu)化設(shè)計仿真模型，以座椅懸置阻 尼比為設(shè)計變量，以軌道高低不平順隨機輸入為輸入激勵，利用仿真所得到的座椅垂向運 動的振動加速度均方根值，建立座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)函數(shù)J，即：(4) 座椅懸置最佳阻尼比Ici的優(yōu)化設(shè)計： 根據(jù)步驟（2)中所建立的座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動優(yōu)化設(shè)計仿真模型，以軌道高低不 平順隨機輸入Zv為輸入激勵，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)計目標(biāo)函數(shù)J的最小值，所對應(yīng)的設(shè)計變量即為座椅懸置系統(tǒng)的最佳阻尼比ξ。。
【專利摘要】本發(fā)明涉及高速軌道車輛座椅懸置最佳阻尼比的優(yōu)化設(shè)計方法，屬于高速軌道車輛懸置技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過建立座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動微分方程，利用MATLAB/Simulink仿真軟件，構(gòu)建了座椅懸置系統(tǒng)的垂向振動優(yōu)化設(shè)計仿真模型，并以軌道高低不平順隨機輸入為輸入激勵，以座椅垂向運動的振動加速度均方根值最小為設(shè)計目標(biāo)，優(yōu)化設(shè)計得到座椅懸置系統(tǒng)的最佳阻尼比。通過設(shè)計實例及SIMPACK仿真驗證可知，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)計提供了可靠的設(shè)計方法。利用該方法，不僅可提高高速軌道車輛懸置系統(tǒng)的設(shè)計水平，提高車輛乘坐舒適性；同時，還可降低產(chǎn)品設(shè)計及試驗費用，增強我國軌道車輛的國際市場競爭力。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105183983
【申請?zhí)枴緾N201510559554
【發(fā)明人】周長城, 于曰偉
【申請人】山東理工大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月6日