= 568. 4kN/m、垂向阻尼C2 = 59. 4kN. s/m ;二系垂向减振器的端部连接刚度Kd2= 20 X IO6NAi ;座椅悬置的垂向等效刚度 K3= 566. 27kN/m ;待设计座椅悬置的阻尼比为ξ，其中，座椅悬置减振器的等效阻尼系数
;对该高速轨道车辆座椅悬置的最佳阻尼比进行设计。
[0063] 本发明实例所提供的高速轨道车辆座椅悬置最佳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-座椅行驶垂向振动模型图如图2所示，具体步骤如下：
[0064] (1)建立座椅悬置系统的垂向振动微分方程：
[0065] 根据轨道车辆的1/4单节车体的空载质量m2= 14398kg，单个转向架构架质量的 一半Iii1= 1379kg，1/4单节车厢乘坐人员质量之和m3= 1593. 8kg ;-系悬架的垂向等效刚 度K1= 2. 74X 10 6N/m、垂向等效阻尼C1= 28. 3kN. s/m ;-系垂向减振器的端部连接等效刚 度 Kdl= 40X 10 6N/m ;二系悬置的垂向刚度 K2= 568. 4kN/m、垂向阻尼 C2= 59. 4kN. s/m ;二 系垂向减振器的端部连接刚度Kd2= 20X IO6NAi ;座椅悬置的垂向等效刚度K3=566. 27kN/ m;待设计座椅悬置的阻尼比ξ，其中，座椅悬置减振器的等效阻尼系数
：;利 用1/4车体-座椅行驶垂向振动模型，以轨道高低不平顺随机输入Zv为输入激励；以一系 垂向减振器活塞杆的垂向位移zdl，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，车体质心的垂向位移Z2及座椅面的垂向位移ζ 3为输出；确定座椅垂向振动 位移Z3对轨道高低不平顺随机输入ζ泗频率响应函数_，即：
[0066]
[0067]式中，
[0084] (2)建立座椅悬置最佳阻尼比的目标函数J( ξ ):
[0085] 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 座椅垂向振动位移频率响应函数〃建立座椅悬置最佳阻尼比的目标函数J( ξ )， 即：
[0086]
[0087] (3)建立座椅悬置最佳阻尼比目标函数J ( ξ )的解析表达式：
[0088] 根据步骤（2)中所建立的目标函数Κξ)，通过积分运算，建立座椅悬置最佳阻尼 比目标函数Τ( ξ )的解析表达式，即：
[0089]
[0090] 式中，
UiN 丄 丄 0(5 ? (5? Λ J I < ?/ ? ^ C3Iii3)]；
[0111] ⑷座椅悬置最佳阻尼比ξ。的解析计算：
[0112] 根据车辆参数，及步骤（3)中所建立的座椅悬置最佳阻尼比目标函数JU)的解 析表达式，利用MATLAB，求得座椅悬置系统的最佳阻尼比ξ。= 0. 4629 ;
[0113] 其中，</(vG)随座椅悬置系统阻尼比ξ变化的曲线，如图3所示。
[0114] 根据实施例所提供的车辆参数，利用轨道车辆专用软件SMPACK，通过实体建模仿 真验证可得，该高速轨道车辆座椅悬置系统的最佳阻尼比ξ。= 0. 4632 ;可知，解析计算所 得到的座椅悬置系统的最佳阻尼比ξ。= 0. 4629,与SMPACK仿真验证所得到的最佳阻尼 比ξ。= 0. 4632相吻合，两者偏差仅为0. 0003,相对偏差仅为0. 065%，表明所建立的高速 轨道车辆座椅悬置最佳阻尼比的解析计算方法是正确的。
【主权项】
1.高速轨道车辆座椅悬置最佳阻尼比的解析计算方法，其具体设计步骤如下： (1)确定座椅垂向振动位移频率响应函数; 根据轨道车辆的1/4单节车体的空载质量m2，单个转向架构架质量的一半mi，1/4单节 车厢乘坐人员质量之和m3;-系悬架的垂向等效刚度Ki、垂向等效阻尼C1;一系垂向减振器 的端部连接等效刚度Kdl;二系悬置的垂向刚度K2、垂向阻尼C2;二系垂向减振器的端部连 接刚度Kd2;座椅悬置的垂向等效刚度K3;待设计座椅悬置的阻尼比I，其中，座椅悬置减振;利用1/4车体-座椅行驶垂向振动模型，以轨道高低不平 顺随机输入zv为输入激励；以一系垂向减振器活塞杆的垂向位移zdl，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，车体质心的垂向位移22及座椅面的垂向 位移23为输出；确定座椅垂向振动位移z3对轨道高低不平顺随机输入z￥的频率响应函数 孖0蛛3、，即：式中，(2) 建立座椅悬置最佳阻尼比的目标函数JU ): 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)中所确定的座椅垂 向振动位移频率响应函数〃(..4)?%，建立座椅悬置最佳阻尼比的目标函数J (I )，即：(3) 建立座椅悬置最佳阻尼比目标函数JU)的解析表达式： 根据步骤（2)中所建立的目标函数JU)，通过积分运算，建立座椅悬置最佳阻尼比目 标函数JU)的解析表达式，即：式中，(4)座椅悬置最佳阻尼比I^的解析计算： 根据车辆参数，及步骤（3)中所建立的座椅悬置最佳阻尼比目标函数JU)的解析表 达式，利用MATLABI的正实数根，便可得到座椅悬置系统的最佳阻尼比Ip
【专利摘要】本发明涉及高速轨道车辆座椅悬置最佳阻尼比的解析计算方法，属于高速轨道车辆悬置技术领域。本发明通过建立轨道车辆1/4车体-座椅行驶垂向振动模型，利用随机振动理论建立了座椅悬置最佳阻尼比的目标函数，并通过解析计算，得到座椅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座椅悬置系统的最佳阻尼比值，为高速轨道车辆座椅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；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。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105138784
【申请号】CN201510559560
【发明人】周长城, 于曰伟, 赵雷雷
【申请人】山东理工大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月6日