装配X型液压互联悬架的救护车隔振系统优化设计研究

摘要

救护车是运输病人并提供急救服务的重要交通工具，是卫勤保障系统重要组成部分，其承载的病人、医护人员及医疗仪器对救护车有着较高的隔振性能需求。为了快速将病人送至目的地，救护车常处于急起、急停、急转、车速频繁变化的行驶工况，使救护车的舒适性和稳定性进一步恶化。本文以救护车隔振系统为研究对象，以提高病人的乘坐舒适性和救护车的综合性能为目的，开展了以下研究工作：　　(1)提出为救护车装配X型液压互联悬架系统，与担架隔振系统相结合，提升病人的乘坐舒适性和救护车的综合性能。建立13自由度“人体-担架-车辆”频域与时域机液耦合动力学模型，并通过试验进行了模型验证。　　(2)进行了救护车频域与时域的动力学仿真分析。相比传统悬架，X型液压互联悬架车身垂向、俯仰和侧倾模态频率分别降低13.2%、提高4.2%、提高9.24%，各阶模态的阻尼比明显提高，救护车的平顺性改善，抗俯仰和抗侧倾性能提高。人体各部位加速度低频幅值降低，低频振动获得改善。然而，人体各部位的加速度时域响应变化不大，表明需针对救护车的性能需求对隔振系统进行优化匹配设计。　　(3)基于Sobol全局灵敏度分析法，对救护车隔振系统参数进行参数灵敏度分析。获得各参数对各性能指标函数的一阶灵敏度和全局灵敏度指标，筛选出对病人舒适性和救护车各性能指标有重要影响的参数。通过综合灵敏度分析，表明担架隔振系统参数对车辆性能影响很小，而X型液压互联悬架系统参数对人体担架子系统的性能影响较大。　　(4)提出分步多目标优化方案，对救护车隔振系统进行了参数优化，进一步提升病人的乘坐舒适性和救护车的综合性能。相比传统悬架，通过分步多目标优化后的救护车人体整体振动值降低11.8%，担架俯仰角加速度降低19.38%，卧姿病人的舒适性明显提升。相比传统一次多目标优化，分步优化的Pareto解集聚集程度和连续性更高，给设计人员提供更多的选择性，而且，分步优化方案获得的结果使救护车整体性能提升程度更加显著。　　采用“X型液压互联悬架+车载担架隔振系统“的方式，通过对救护车隔振系统灵敏度分析和分步多目标优化，病人的乘卧舒适性提高的同时，救护车的综合性能也获得显著提升。本文为改善救护车上卧姿病人的乘卧舒适性，提升救护车综合性能提出了一个可行的方案，具有较强的实际应用价值，对于避免病人在转运途中出现因不适振动导致病情恶化具有重要意义。

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装配X型液压互联悬架的救护车隔振系统优化设计研究

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摘 要

Abstract

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附表索引

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 救护车机液耦合动力学建模

2.1 机械系统动力学建模

2.2 XHIS系统动力学建模

2.3 机械-液压系统耦合集成

2.4 液压系统模型试验验证

2.5 本章小结

3 救护车整车动力学仿真分析

3.1 频域动力学仿真分析

3.2 时域动力学仿真分析

3.3 本章小结

4 基于Sobol法的参数全局灵敏度分析

4.1 Sobol全局灵敏度分析方法概述

4.2 救护车隔振系统参数灵敏度分析方案设计

4.3 结果分析

4.4 本章小结

5 救护车隔振系统分步多目标优化

5.1 多目标优化方法概述

5.2 优化方案设计

5.3 优化结果分析

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致 谢

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