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减振效果仿真分析与优化设计

以多体系统动力学理论为基础,在ADAMS软件中建立急救车振动系统仿真分析模型(图4),模型包括车轮(4个)、车身、等效悬架、担架支架、卧姿人体质量块等,其中,悬架参数通过基于遗传算法的参数识别方法获得,第一级钢丝绳弹簧用轴套力Bushing模拟,第二级钢丝绳弹簧用垂向单点力SForce模拟。用汽车试验场沙石路面行驶时测得的轴头信号在时间域内对模型进行激励。

图4

按原车方案进行参数设定,所得的担架下支架振动加速度仿真与试验对比如图5所示,从图中可以看出,仿真与试验结果吻合较好。

图5

针对四种方案在砂石路工况激励下的减振效果进行了仿真分析与优化设计研究。

模型优化设计的变量包括:一级钢丝绳的垂直刚度K1、方向标志系数Ck、位置坐标(x1,z1)、(x2,z2)、(x3,z3)、(x4,z4)、(x5,z5)、(x6,z6)、(x7,z7);二级钢丝绳的垂直刚度K2,、位置坐标 x8、x9、x10、x11;两级钢丝绳的高度落差h、阻尼器(单个)的阻尼系数C、限位弹簧刚度K(阻尼器回弹刚度Kc)。目标函数为担架支架卧姿人体质心处垂向振动的加速度均方根值。优化设计的结果如表1所示。

表1

由上述四种方案的优化结果可以看出:在担架支架四脚安装两级钢丝绳减振器的方案效果较好,尤其以加装4个弹性限位弹簧的方案(方案3)减振效率最高。方案3优化后的形式如图6所示,与原车设计方案下卧姿人体质心加速度时域响应的对比如图7所示。图8是与之相对应的功率谱密度曲线。

图6图7

图8

结 语

本文设计的两级钢丝绳组合式减振方案,运用高矮两级组合式钢丝绳弹簧,通过增加阻尼耗能元件,改进限位装置,优化钢丝绳弹簧的结构形式、物理参数和安装方式,不仅继承了钢丝绳减振价格低廉、性能可靠、维修方便的优点,而且使担架支架系统的整体振动强度明显降低,减振效率达到了31.29% 。


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