N/m;二系垂向悬置的 刚度K2= 561. 68kN/m;二系垂向减振器的端部连接刚度Kd2= 20X10 6N/m;待设计二系垂 向悬置的阻尼比为C，其中，二系垂向减振器的等效阻尼系数该低速轨道车 辆二系垂向悬置阻尼比设计所要求的车辆行驶速度V=lOOkm/h，对该低速轨道车辆二系 垂向悬置的最佳阻尼比进行设计。
[00%] 本发明实例所提供的低速轨道车辆二系垂向悬置最佳阻尼比的优化设计方法，其 设计流程图如图1所示，低速轨道车辆1/4车体四自由度行驶垂向振动模型图如图2所示， 具体步骤如下：
[0027] (1)建立低速轨道车辆1/4车体四自由度行驶垂向振动微分方程：
[0028] 根据轨道车辆的1/4单节车体的满载质量ni2= 14228kg，单个转向架构架质量的 一半叫二115化g;每轴箱定位装置的垂向等效刚度Ki= 1. 48X106N/m;二系垂向悬置的刚 度K2= 561.68kN/m;待设计二系垂向悬置的阻尼比C，其中，二系垂向减振器的等效阻尼 系数（>巧;二系垂向减振器端部连接的等效刚度Kd2= 20X10 6N/m;W转向架构架 质屯、的垂向位移Zi，二系垂向减振器活塞杆的垂向位移Zd2及车体质屯、的垂向位移Z2为坐 标；W轨道高低不平顺随机输入Zy为输入激励；建立低速轨道车辆1/4车体四自由度行驶 垂向振动微分方程，即：
[0031] (2)构建二系垂向悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型：
[0032] 根据步骤（1)中所建立的低速轨道车辆1/4车体四自由度行驶垂向振动微分方 程，利用Matl油/Simulink仿真软件，构建二系垂向悬置系统的垂向振动优化设计仿真模 型，如图3所示；
[0033] (3)建立二系垂向悬置最佳阻尼比的优化设计目标函数J:
[0034] 根据步骤（2)中所建立的二系垂向悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型，W二 系垂向悬置阻尼比为设计变量，W轨道高低不平顺随机输入为输入激励，利用仿真所得到 的车体垂向运动的振动加速度均方根值，建立二系垂向悬置最佳阻尼比的优化设计目 标函数J，即：
[0035] ?/二。::；
[0036] (4)低速轨道车辆二系垂向悬置最佳阻尼比C。的优化设计：
[0037] 根据步骤（2)中所建立的二系垂向悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型，W轨 道高低不平顺随机输入Zy为输入激励，利用优化算法求步骤（3)中所建立二系垂向悬置最 佳阻尼比的优化设计目标函数J的最小值，优化设计得到低速轨道车辆二系垂向悬置系统 的最佳阻尼比1。= 0. 3121 ;
[00測其中，车辆行驶速度V=lOOkm/h时，所施加的美国轨道高低不平顺随机输入激励Zy，如图4所示。
[0039] 根据实施例所提供的车辆参数，利用轨道车辆专用软件SIMPACK，通过实体建模 仿真验证可得，该低速轨道车辆二系垂向悬置系统的最佳阻尼比1。= 0.3101 ;可知，利 用优化设计方法所得到的低速轨道车辆二系垂向悬置系统的最佳阻尼比1。= 0.3121，与 SIMPACK仿真验证所得到的最佳阻尼比C。= 0. 3101相吻合，两者偏差仅为0. 002,相对偏 差仅为0. 64%，表明所建立的低速轨道车辆二系垂向悬置最佳阻尼比的优化设计方法是正 确的。
【主权项】
1.低速轨道车辆二系垂向悬置最佳阻尼比的优化设计方法，其具体设计步骤如下： (1) 建立低速轨道车辆1/4车体四自由度行驶垂向振动微分方程： 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;以转向架构架质心的垂向位移ζ i，二系垂向减振器活塞杆的垂向位移zd2及车体质心的 垂向位移4为坐标；以轨道高低不平顺随机输入z v为输入激励；建立低速轨道车辆1/4车 体四自由度行驶垂向振动微分方程，即：(2) 构建二系垂向悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型： 根据步骤（1)中所建立的低速轨道车辆1/4车体四自由度行驶垂向振动微分方程，利 用Matlab/Simulink仿真软件，构建二系垂向悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型； (3) 建立二系垂向悬置最佳阻尼比的优化设计目标函数J : 根据步骤（2)中所建立的二系垂向悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型，以二系垂 向悬置阻尼比为设计变量，以轨道高低不平顺随机输入为输入激励，利用仿真所得到的车 体垂向运动的振动加速度均方根值，建立二系垂向悬置最佳阻尼比的优化设计目标函 数J，即：(4) 低速轨道车辆二系垂向悬置最佳阻尼比Ici的优化设计： 根据步骤（2)中所建立的二系垂向悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型，以轨道高 低不平顺随机输入ζν为输入激励，利用优化算法求步骤（3)中所建立二系垂向悬置最佳阻 尼比的优化设计目标函数J的最小值，所对应的设计变量即为低速轨道车辆二系垂向悬置 系统的最佳阻尼比ξ。。
【专利摘要】本发明涉及低速轨道车辆二系垂向悬置最佳阻尼比的优化设计方法，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微分方程，利用MATLAB/Simulink仿真软件，构建了二系垂向悬置系统的垂向振动优化设计仿真模型，并以轨道高低不平顺随机输入为输入激励，以车体垂向运动的振动加速度均方根值最小为设计目标，优化设计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和车辆乘坐舒适性，还可降低产品设计及试验费用。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105183984
【申请号】CN201510559962
【发明人】周长城, 于曰伟
【申请人】山东理工大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月6日