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高速列车转向架-车体-座椅垂向耦合振动机理及悬挂参数联合优化

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机械工程学报 2018年第8期54卷 57-67页

作者：于曰伟周长城赵雷雷山东理工大学交通与车辆工程学院

针对高速列车中的垂向悬挂系统参数匹配问题,应用系统工程方法,将列车转向架系统、车体及座椅系统纳入一个统一的整体大系统,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型,并探讨各系统间的相互耦合作用关系;在此基础上,以人体... 详细信息

针对高速列车中的垂向悬挂系统参数匹配问题,应用系统工程方法,将列车转向架系统、车体及座椅系统纳入一个统一的整体大系统,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型,并探讨各系统间的相互耦合作用关系;在此基础上,以人体振动舒适性最佳为目标,对轨道随机不平顺激励下的高速列车垂向悬挂系统进行多目标、多参数优化,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法。分析比较优化后的结果可知,悬挂系统参数优化后高速列车的乘坐舒适性显著提高,不同位置处的座椅垂向振动加权加速度方均根值降低了18.52%以上,表明所建立的高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法是可行的。该研究为高速列车垂向悬挂系统参数的选取提供了有效借鉴。

关键词：高速列车转向架-车体-座椅系统垂向耦合振动悬挂参数联合优化

特种车辆悬架减振器变厚度阀片变形计算及应用研究

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机械工程学报 2017年第6期53卷 116-122页

作者：赵雷雷周长城于曰伟山东理工大学交通与车辆工程学院淄博255049 北京邮电大学自动化学院北京100876

为了同时满足特种车辆悬架减振器阀片应力强度设计及阻尼特性精确设计的需求,须采用变厚度节流阀片,然而目前尚无精确的变厚度节流阀片变形解析计算公式。根据变厚度节流阀片力学模型及曲面转角微分方程,建立变厚度阀片在均布压力作用... 详细信息

为了同时满足特种车辆悬架减振器阀片应力强度设计及阻尼特性精确设计的需求,须采用变厚度节流阀片,然而目前尚无精确的变厚度节流阀片变形解析计算公式。根据变厚度节流阀片力学模型及曲面转角微分方程,建立变厚度阀片在均布压力作用下的变形解析计算式。利用ANSYS有限元软件对解析计算式正确性进行仿真验证,结果表明解析计算值与仿真值吻合且相对偏差在0.27%以内。通过实例,利用变形解析计算式对变厚度阀片进行设计并进行试验验证。试验结果表明,所设计的变厚度阀片同时满足了阀片应力强度与阻尼特性精确设计的要求,所建立的变厚度节流阀片变形解析计算方法是可靠的。

关键词：特种车辆减振器变厚度阀片变形计算曲面转角微分方程

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高速客车抗蛇行减振器阻尼匹配的解析研究

机械工程学报 2018年第2期54卷 159-168页

作者：于曰伟周长城赵雷雷山东理工大学交通与车辆工程学院

根据转向架9自由度蛇行运动模型,通过车辆运动稳定性分析,利用赫尔维茨稳定判据,建立基于运动稳定性的抗蛇行减振器阻尼系数解析计算数学模型;根据车辆通过曲线轨道时车辆脱轨安全性的要求,建立基于曲线通过性的抗蛇行减振器阻尼系数解... 详细信息

根据转向架9自由度蛇行运动模型,通过车辆运动稳定性分析,利用赫尔维茨稳定判据,建立基于运动稳定性的抗蛇行减振器阻尼系数解析计算数学模型;根据车辆通过曲线轨道时车辆脱轨安全性的要求,建立基于曲线通过性的抗蛇行减振器阻尼系数解析计算数学模型;在此基础上,利用黄金分割法,建立基于运动稳定性和曲线通过性折中最优的抗蛇行减振器阻尼系数解析设计方法,并对其主要影响因素进行分析。通过某高速客车抗蛇行减振器最优阻尼系数的设计实例、仿真分析及可靠性验证,可知所设计抗蛇行减振器阻尼能够使车辆具有良好的运动稳定性和曲线通过性能,结果表明,所建立的高速客车抗蛇行减振器的阻尼匹配设计原理和方法是正确的。

关键词：高速客车抗蛇行减振器最优阻尼系数蛇行运动稳定性曲线通过性能解析计算

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高速列车垂向随机振动及减振器阻尼参数优化

铁道学报 2019年第9期41卷 34-42页

作者：于曰伟周长城赵雷雷山东理工大学交通与车辆工程学院

根据考虑和不考虑轮对振动位移的高速列车垂向振动广义Ruzicka隔振模型,通过方程变换,得到便于数值积分求解的高速列车垂向振动状态空间表达式。在此基础上,应用随机振动理论研究高速列车的垂向振动特性,并比较分析2种模型之间的差别;... 详细信息

根据考虑和不考虑轮对振动位移的高速列车垂向振动广义Ruzicka隔振模型,通过方程变换,得到便于数值积分求解的高速列车垂向振动状态空间表达式。在此基础上,应用随机振动理论研究高速列车的垂向振动特性,并比较分析2种模型之间的差别;基于考虑轮对振动位移的高速列车垂向振动广义Ruzicka隔振模型,分析减振器阻尼参数对列车振动响应的影响,并以车体垂向振动加速度、二系悬挂垂向行程、构架垂向振动加速度、一系悬挂垂向行程均方根值为目标,应用评价函数法,建立高速列车垂向减振器阻尼参数优化方法。由分析结果可知,该优化方法可进一步改善列车的运行品质,为高速列车垂向减振器阻尼参数的选取提供了有益参考。

关键词：高速列车随机振动模型分析阻尼参数影响分析阻尼参数优化

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高速列车二系垂向悬挂系统设计解析表达式

机械工程学报 2016年第19期52卷 53-60页

作者：周长城于曰伟赵雷雷山东理工大学交通与车辆工程学院淄博255049

根据1/4车体4自由度垂向振动模型,利用随机振动理论及留数定理,建立轨道高低不平顺激励下的车辆垂向振动响应均方根值解析表达式;通过数值计算对解析表达式的正确性进行了验证,结果表明在一定有效数字范围内解析计算值与数值计算值完全... 详细信息

根据1/4车体4自由度垂向振动模型,利用随机振动理论及留数定理,建立轨道高低不平顺激励下的车辆垂向振动响应均方根值解析表达式;通过数值计算对解析表达式的正确性进行了验证,结果表明在一定有效数字范围内解析计算值与数值计算值完全吻合,表明所建立的解析表达式是正确的;通过整车仿真对比对解析计算方法的可靠性进行了验证,可知车体垂向振动加速度均方根值和二系悬挂垂向行程均方根值的解析计算值与整车仿真验证值的最大相对偏差分别仅为12.50%和15.47%,表明所建立的解析计算方法是可靠的。在此基础上,利用黄金分割原理,建立了二系垂向悬挂系统阻尼比优化设计方法,并通过实例对其可行性进行了分析,为高速列车二系垂向悬挂系统参数的初始设计提供了参考。

关键词：高速列车二系垂向悬挂系统振动响应均方根值解析表达式留数定理

坐姿人体与车辆-轨道系统的垂向耦合作用机理

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机械工程学报 2022年第16期58卷 290-300页

作者：于曰伟赵雷雷周长城山东理工大学交通与车辆工程学院淄博255000

为了探明车辆-轨道系统垂向振动与坐姿人体垂向振动之间的相互耦合作用影响,将人体视为依附于车厢地板的4自由度系统,在考虑车体弹性振动的基础上,建立了坐姿人体-车辆-轨道垂向耦合动力学模型,并利用实车线路运行试验对模型的正确性进... 详细信息

为了探明车辆-轨道系统垂向振动与坐姿人体垂向振动之间的相互耦合作用影响,将人体视为依附于车厢地板的4自由度系统,在考虑车体弹性振动的基础上,建立了坐姿人体-车辆-轨道垂向耦合动力学模型,并利用实车线路运行试验对模型的正确性进行了验证。在此基础上,以车辆-轨道垂向统一模型、坐姿人体垂向振动模型和坐姿人体-车辆-轨道垂向耦合动力学模型为参考,分析了坐姿人体垂向振动对车辆-轨道系统垂向随机振动响应特征的影响、坐姿人体与车辆-轨道系统垂向耦合振动效应对坐姿人体垂向振动特性的影响,以及坐姿人体-车辆-轨道垂向耦合作用下的人体振动响应特性。研究成果为轨道车辆的乘坐舒适性分析及动力学性能优化提供了有效的模型参考和理论依据。

关键词：轨道车辆人车耦合动力学建模耦合特性影响分析

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地铁二系垂向悬挂系统最佳阻尼比的解析计算

上海交通大学学报 2017年第3期51卷 353-358页

作者：周长城于曰伟赵雷雷山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255049 北京邮电大学自动化学院北京100876

针对地铁二系垂向悬挂系统的阻尼匹配问题,提出了一种悬挂系统最佳阻尼比的解析计算方法.基于国内外几种典型轨道谱分析,利用曲线拟合方法构建适用于车辆运行平稳性理论分析的轨道高低不平顺输入模型;根据1/4车体3自由度垂向振动模型,... 详细信息

针对地铁二系垂向悬挂系统的阻尼匹配问题,提出了一种悬挂系统最佳阻尼比的解析计算方法.基于国内外几种典型轨道谱分析,利用曲线拟合方法构建适用于车辆运行平稳性理论分析的轨道高低不平顺输入模型;根据1/4车体3自由度垂向振动模型,以车体振动加速度的均方值最小为目标,利用随机振动理论和留数定理建立了地铁二系垂向悬挂系统最佳阻尼比的解析计算模型,并通过实例计算及仿真加以验证.结果表明,阻尼比的解析计算值与仿真值的最大相对误差仅为2.55%,从而验证了所建立的地铁二系垂向悬挂系统最佳阻尼比解析计算模型的正确性.

关键词：地铁二系垂向悬挂系统最佳阻尼比解析计算

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半主动悬架系统的最佳阻尼比控制策略研究

汽车工程 2018年第1期40卷 41-47页

作者：赵雷雷周长城于曰伟山东理工大学交通与车辆工程学院淄博255000 北京邮电大学自动化学院北京100876

为满足不同车速不同路况下车辆舒适性和安全性的要求,提出了一种半主动悬架系统的最佳阻尼比控制策略。基于车辆行驶振动模型,利用在随机路谱下车辆悬架系统均方响应指标,创建了半主动悬架系统最佳阻尼比控制策略的数学表达式,并分析了... 详细信息

为满足不同车速不同路况下车辆舒适性和安全性的要求,提出了一种半主动悬架系统的最佳阻尼比控制策略。基于车辆行驶振动模型,利用在随机路谱下车辆悬架系统均方响应指标,创建了半主动悬架系统最佳阻尼比控制策略的数学表达式,并分析了最佳阻尼比控制策略半主动悬架系统的传递特性和控制策略的普遍适用性。与天棚阻尼控制策略和被动悬架的对比结果表明,最佳阻尼比控制策略是有效的,能更好地改善不同车速不同路况下车辆悬架性能。

关键词：半主动悬架最佳阻尼比行驶舒适性安全性

改进的车辆振动响应均方根值计算公式及其工程应用

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汽车工程 2019年第9期41卷 1088-1095页

作者：于曰伟赵雷雷周长城山东理工大学交通与车辆工程学院

为有效解决现有车辆振动响应均方根值计算公式在实际工程应用中存在的过高估计问题,以滤波白噪声路面谱作为车辆系统的路面输入模型,运用随机振动理论和复变函数积分求解方法,推导得到了基于1/4车辆模型的车身垂直振动加速度、悬架动挠... 详细信息

为有效解决现有车辆振动响应均方根值计算公式在实际工程应用中存在的过高估计问题,以滤波白噪声路面谱作为车辆系统的路面输入模型,运用随机振动理论和复变函数积分求解方法,推导得到了基于1/4车辆模型的车身垂直振动加速度、悬架动挠度和车轮动载荷均方根值计算公式,并通过实车试验进行验证。与传统白噪声路面谱输入模型计算结果的对比分析表明,所建立的计算公式能更加真实地反映车辆的实际振动情况,而传统计算模型对高速运行时的车辆振动响应存在高估现象。该公式可有效应用于车辆行驶振动响应的估计、路面等级的预测和车辆初始设计时悬架系统阻尼比的估算。

关键词：车辆振动响应滤波白噪声均方根值计算公式过高估计