基于彈性車(chē)體的軌道車(chē)輛平穩(wěn)性優(yōu)化研究.pdf

1、軌道車(chē)輛高速化、舒適化的發(fā)展需求為車(chē)輛的結(jié)構(gòu)和性能提出了更高的設(shè)計(jì)要求，車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性與旅客乘坐舒適度成為人們選擇出行方式的重要影響因素，因此，優(yōu)化車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性的研究具有重要意義。軌道車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性與車(chē)輛系統(tǒng)的振動(dòng)特別是車(chē)體的振動(dòng)關(guān)系密切，傳統(tǒng)的研究方法中將車(chē)體視為剛體，但隨著輕型化結(jié)構(gòu)的應(yīng)用以及車(chē)輛運(yùn)行速度的提高，車(chē)體彈性變形對(duì)車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性的影響不容忽視。而車(chē)輛懸掛系統(tǒng)作為傳遞車(chē)體與轉(zhuǎn)向架之間各種載荷的重要環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計(jì)參

2、數(shù)的合理選擇直接影響車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)性能特別是車(chē)輛運(yùn)行的平穩(wěn)性。但懸掛參數(shù)與車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能之間存在著復(fù)雜的非線性問(wèn)題影響了求解的難度，同時(shí)考慮車(chē)體的彈性使得車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能的計(jì)算規(guī)模成倍增加。而代理模型技術(shù)可利用有限組樣本快速構(gòu)造設(shè)計(jì)變量與優(yōu)化目標(biāo)之間關(guān)系的近似模型，在滿足一定精度要求的條件下，代替復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)計(jì)算過(guò)程，提高設(shè)計(jì)效率。因此本文研究利用代理模型技術(shù)求解考慮車(chē)體彈性的軌道車(chē)輛平穩(wěn)性優(yōu)化問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)選合理的懸掛參數(shù)組合來(lái)獲得最優(yōu)的車(chē)

3、輛運(yùn)行平穩(wěn)性。
　　本文首先以軌道車(chē)輛平穩(wěn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)，以車(chē)輛運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性相關(guān)規(guī)定為邊界條件，車(chē)輛懸掛系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)為設(shè)計(jì)變量，建立了軌道車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)表達(dá)式;以中國(guó)某型動(dòng)車(chē)組一節(jié)中間拖車(chē)為研究對(duì)象，分別建立了各原始參數(shù)相同的車(chē)體彈性、轉(zhuǎn)向架剛性的車(chē)輛剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真模型與整車(chē)多剛體動(dòng)力學(xué)仿真模型;采用代理模型技術(shù)，建立車(chē)輛懸掛參數(shù)與車(chē)輛各動(dòng)力學(xué)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)關(guān)系的近似模型來(lái)代替車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真模型;在Is

4、ight軟件中基于所建立的代理模型進(jìn)行尋優(yōu)計(jì)算，通過(guò)對(duì)目標(biāo)函數(shù)取不同權(quán)重系數(shù)的方法得到了優(yōu)化問(wèn)題的多種解決方案，并將各方案優(yōu)化結(jié)果回代仿真模型進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明優(yōu)化后的車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性有明顯提升，曲線通過(guò)性能略有下降但仍在允許范圍，結(jié)合不同應(yīng)用工況給出了相關(guān)建議方案。
　　本文在車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真建模中，考慮車(chē)體彈性變形因素對(duì)整車(chē)振動(dòng)情況的影響，對(duì)比多剛體仿真模型論證了考慮該因素的重要性;采用代理模型的技術(shù)，避免了動(dòng)力學(xué)仿真的多次重