[发明专利]低速轨道车辆二系垂向悬置最佳阻尼比的解析计算方法

摘要

本发明涉及低速轨道车辆二系垂向悬置最佳阻尼比的解析计算方法，属于低速轨道车辆悬置技术领域。本发明通过建立低速轨道车辆1/4车体四自由度行驶垂向振动模型，利用随机振动理论建立了二系垂向悬置最佳阻尼比的目标函数，并通过解析计算，得到低速轨道车辆二系垂向悬置系统的最佳阻尼比。通过设计实例及SIMPACK仿真验证可知，该方法可得到准确可靠的二系垂向悬置系统的最佳阻尼比值，为低速轨道车辆二系垂向悬置阻尼比的设计提供了可靠的设计方法。利用该方法，不仅可提高低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；同时，还可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。

主权项

低速轨道车辆二系垂向悬置最佳阻尼比的解析计算方法，其具体设计步骤如下：(1)确定车体垂向振动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；每轴箱定位装置的垂向等效刚度K1；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，二系垂向减振器的等效阻尼系数二系垂向减振器的端部连接等效刚度Kd2；利用低速轨道车辆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zv为输入激励；以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zd2及车体垂向振动位移z2为输出；确定车体垂向振动位移z2对轨道高低不平顺随机输入zv的频率响应函数即：H(jω)z2~zv=N0jω+N1D0jω5+D1ω4-D2jω3-D3ω2+D4jω+D5;]]>式中，N0＝C2K1(K2+Kd2)；N1＝K1K2Kd2；D0＝C2m1m2；D1＝Kd2m1m2；D2＝C2[m2(K1+K2+Kd2)+m1(K2+Kd2)]；D3＝Kd2(K1m2+K2m1+K2m2)；D4＝C2K1(K2+Kd2)；D5＝K1K2Kd2；其中，(2)建立二系垂向悬置最佳阻尼比的目标函数J(ξ)：根据车辆行驶速度v，轨道高低不平顺大小幅值参数G，及步骤(1)中所确定的车体垂向振动位移频率响应函数建立二系垂向悬置最佳阻尼比的目标函数J(ξ)，即：J(ξ)=2πvG∫∞+∞|ωH(jω)z2~zv|2dω;]]>(3)建立二系垂向悬置最佳阻尼比目标函数J(ξ)的解析表达式：根据步骤(2)中所建立的目标函数J(ξ)，通过积分运算，建立二系垂向悬置最佳阻尼比目标函数J(ξ)的解析表达式，即：J(ξ)=-2π2GvBD0A;]]>式中，B＝(D0D1D4D5‑D02D52)b0+(D0D1D2D5‑D02D3D5)b1；A＝D02D53‑2D0D1D4D52‑D0D2D3D52+D0D32D4D5+D12D42D5+D1D22D52‑D1D2D3D4D5；其中，D0＝C2m1m2；D1＝Kd2m1m2；D2＝C2[m2(K1+K2+Kd2)+m1(K2+Kd2)]；D3＝Kd2(K1m2+K2m1+K2m2)；D4＝C2K1(K2+Kd2)；D5＝K1K2Kd2；b0＝(C2K1K2+C2K1Kd2)2；b1＝(K1K2Kd2)2；C2=2ξK2m2;]]>(4)低速轨道车辆二系垂向悬置最佳阻尼比ξo的解析计算：根据车辆参数，及步骤(3)中所建立的二系垂向悬置最佳阻尼比目标函数J(ξ)的解析表达式，利用MATLAB，求解的正实数根，便可得到低速轨道车辆二系垂向悬置系统的最佳阻尼比ξo。