[发明专利]高速轨道车辆二系垂向悬置最优阻尼比的解析计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速轨道车辆悬置，特别是高速轨道车辆二系垂向悬置最优阻尼比的解析计算方法。

背景技术

二系垂向悬置系统阻尼比对高速轨道车辆的乘坐舒适性和安全性具有重要的影响，其设计或选取，是设计二系垂向悬置系统减振器阀系参数所依据的重要参数。然而，据所查阅资料可知，由于轨道车辆属于多自由度振动系统，对其进行动力学分析计算非常困难，目前国内外对于高速轨道车辆二系垂向悬置阻尼比的设计，一直没有给出系统的解析计算方法，大都是按经验选取一定的阻尼比值(通常经验阻尼比为0.2～0.45)，然后，借助计算机技术，利用多体动力学仿真软件SIMPACK或ADAMS/Rail，通过实体建模来优化和确定其大小，尽管该方法可以得到比较可靠的仿真数值，使车辆具有较好的动力性能，然而，随着轨道车辆行驶速度的不断提高，人们对二系垂向悬置阻尼比的设计提出了更高的要求，目前二系垂向悬置阻尼比设计的方法不能给出具有指导意义的创新理论，不能满足轨道车辆不断提速情况下对减振器设计要求的发展。因此，必须建立一种准确、可靠的高速轨道车辆二系垂向悬置最优阻尼比的解析计算方法，满足轨道车辆不断提速情况下对减振器设计的要求，提高高速轨道车辆悬置系统的设计水平及产品质量，提高车辆乘坐舒适性和安全性；同时，降低产品设计及试验费用，缩短产品设计周期，增强我国轨道车辆的国际市场竞争力。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种准确、可靠的高速轨道车辆二系垂向悬置最优阻尼比的解析计算方法，其计算流程图如图1所示；1/4车体四自由度行驶垂向振动模型图如图2所示。

为解决上述技术问题，本发明所提供的高速轨道车辆二系垂向悬置最优阻尼比的解析计算方法，其特征在于采用以下设计步骤：

(1)确定车体及转向架构架垂向振动的位移频率响应函数

根据轨道车辆的1/4单节车体的满载质量m₂，单个转向架构架质量的一半m₁；一系垂向悬架的等效刚度K₁、等效阻尼C₁；二系垂向悬置的刚度K₂；待设计二系垂向悬置的阻尼比ξ，其中，二系垂向减振器的阻尼系数一系垂向减振器的端部连接等效刚度K_d1，二系垂向减振器的端部连接等效刚度K_d2；利用1/4车体四自由度行驶垂向振动模型，以轨道高低不平顺随机输入z_v为输入激励；以一系垂向减振器活塞杆的垂向位移z_d1，转向架构架质心的垂向位移z₁，二系垂向减振器活塞杆的垂向位移z_d2及车体质心的垂向位移z₂为输出；确定车体质心的垂向位移z₂对轨道高低不平顺随机输入z_v的位移频率响应函数及转向架构架质心的垂向位移z₁对轨道高低不平顺随机输入z_v的位移频率响应函数分别为：

式中，

M₀＝C₁C₂(K₁+K_d1)(K₂+K_d2)；M₁＝K₂K_d2C₁(K₁+K_d1)+K₁K_d1C₂(K₂+K_d2)；M₂＝K₁K₂K_d1K_d2；

D₀＝C₁C₂m₁m₂；D₁＝(C₁K_d2+C₂K_d1)m₁m₂；