CN105966474A - 一种矿用自卸车车箱主动减振支撑系统及其设计方法 - Google Patents

Abstract

一种矿用自卸车车箱主动减振支撑系统,包括传感器、支撑基座、弹簧、阻尼器、作动器、上支撑平台、缓冲块、优化计算模块、控制计算模块、传输线和供电模块，支撑基座和上支撑平台是置于车箱与车架之间的两块平行板，阻尼器、弹簧和作动器置于平行板之间,传感器固定在支撑基座上表面，缓冲块为橡胶缓冲块，控制计算模块是PID控制器，优化计算模块是预置优化计算软件的计算机，控制计算模块、优化计算模块和供电模块相连，供电模块与作动器相连。有益效果：减少了车箱与车架直接撞击概率，耐久，可靠性高，主要部件通用性好，维护成本低，减振能力主动调节，提高整车使用寿命，优化计算模块具有可调节性，提高了对不同车型和工况的适应性。

Description

一种矿用自卸车车箱主动减振支撑系统及其设计方法

技术领域

本发明属于矿山运输设备技术领域，尤其涉及矿用自卸车的减振系统。

研究背景

矿用自卸车长年从事矿石等货品的装载作业，工作环境恶劣，车箱结构反复受到巨大的冲击载荷，车箱反复振动，车架等结构不断受到冲击，致使矿车结构破坏。同时，车箱的振动又会传递到矿车其它结构，加剧了矿车各部分结构之间运动干涉及结构自身的疲劳破坏，降低了矿车使用寿命。且易引发安全事故。

为解决上述问题,传统技术是在车架与车箱之间加装橡胶垫块来降低车箱振动和对车架的冲击。利用橡胶垫块具有一定弹性和大阻尼的特性，起到减振作用。如中国专利号：CN201420831749.6专利名称为：一种大吨位矿用自卸车货箱,提供了一种地板成“V”型的大吨位矿用自卸车货箱结构,在车箱底部两根纵梁与车架的接触表面，加装有8块减振块组成。现有技术的不足是:1、减振块阻尼和刚度特性单一，对于特定载荷下引起的冲击振动具有较好的减振效果，但难以适应各种装载工况及矿用自卸车的恶劣工作环境；2、减振块在长期使用中易老化，减振效果衰退明显；3、不具有实时主动调节能力。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的不足,提高一种矿用自卸车车箱主动减振支撑系统。该设计方法增加了车箱支撑结构的主动控制系统，使支撑系统根据工况实时调节，提高其对车箱的结构的减振效能，从而对提高矿车使用寿命有重要意义。

发明采用的技术方案是:一种矿用自卸车车箱主动减振支撑系统,包括在矿用自卸车车架上表面与车箱接触位置加装减振装置,其特征在于:所述加装的减振装置是主动控制的减振支撑系统,所述主动控制的减振支撑系统包括传感器、支撑基座、弹簧、阻尼器、作动器、上支撑平台、缓冲块、优化计算模块、控制计算模块、传输线和供电模块，所述支撑基座和上支撑平台是两块平行的矩形板，支撑基座固定在矿用自卸车车架纵梁上，所述阻尼器为两个，阻尼器是柱状流体黏滞阻尼器，两个阻尼器分别设置在上支撑平台和支撑基座之间,位于上支撑平台和支撑基座两端，在作动器两边对称分布，阻尼器上端固定连接在上支撑平台上，阻尼器下端固定连接在支撑基座上；所述弹簧为两个线性螺旋弹簧,两个弹簧分别套装在两个阻尼器外面,弹簧的下端固定连接在支撑基座上，上支撑平台下面与弹簧上端对应处设有与弹簧上端配合的凹槽，弹簧上端置于凹槽内；所述作动器是电磁作动器,作动器下端固定连接在支撑基座的中心位置上，作动器上端与上支撑平台接触；所述传感器是速度传感器，传感器固定在支撑基座上表面，传感器输出端通过传输线与控制计算模块的输入端相连，输出上支撑平台和支撑基座之间的相对速度信号；所述缓冲块为方形橡胶缓冲块，共两块,两块缓冲块固定连接在上支撑平台上表面,分别对称布置在上支撑平台两端部；所述控制计算模块是工业PID控制器，控制计算模块输出端通过传输线与供电模块输入端相连，供电模块输出端与作动器输入端相连，作动器与供电模块电连接，与供电模块形成闭合供电回路；所述优化计算模块是加载了模型仿真优化计算软件的计算机，优化计算模块计算求得控制参数，通过传输线与控制计算模块的输入端相连。

本发明所述一种矿用自卸车车箱主动减振支撑系统，其特征在于：所述优化计算模块加载的模型仿真优化计算软件是ADAMS软件与MATLAB软件。

本发明所述的一种矿用自卸车车箱主动减振支撑系统的设计方法，包括弹簧参数的确定，阻尼器参数的确定，作动器的选型，优化计算模块的模型仿真优化计算程序设计，控制计算模块控制参数整定，上支撑平台设计和支撑基座设计，其特征在于：所述设计方法包括以下步骤：

(1)确定弹簧刚度

以振动过程中弹簧不发生塑性变形且弹簧处于最大压缩状态时，车箱与车架没有直接发生碰撞为参数确定基准，以下述公式计算：

S_max＝A (式1)

其中α为动载系数，g为重力加速度值，M₀为矿用自卸车最大承载量，m₀为车箱质量，A为车箱振动中最大振幅约束值；

(2)作动器输入电流范围和控制计算模块控制调整

根据车箱动载，确定作动器力的调节范围，作动器的支撑力与输入电流成正比关系，作动器支撑力的调节由电流输入范围[I_min,I_max]确定：

I_min＝0 (式3)

I_max＝(α-1)(m₀+M₀)g/k₀ (式4)

其中α为动载系数，g为重力加速度值，M₀为矿用自卸车最大承载量，m₀为车箱质量，k₀为作动器产生支撑力大小与输入电流比值；作动器输入电流由供电模块提供，供电模块输出电流由控制计算模块控制，控制计算模块根据振动输出实时调整输出信号，控制作动器支撑力的大小F

e＝v_d-v (式6)

其中，K_p,K_i,K_d分别为控制计算模块的比例系数，积分系数和微分系数，e为理想信号和实际振动速度v和理想振动速度v_d差值；

(3)确定阻尼器的平均阻尼

阻尼器(4)的平均阻尼值c：

式中：η为减幅系数，是前后相邻两个振动周期振动幅值之比，η>1,ω_n为车箱在装载后的振动固有频率值，M₀为矿用自卸车最大承载量，m₀为车箱质量；

(4)优化计算模块的优化流程

①利用ADAMS软件平台建立弹簧阻尼器支撑质量块形式的仿真模型，其中弹簧刚度与阻尼系数设定与步骤(1)和步骤(3)中确定值相同，质量块模型质量设为m₀；

②用Matlab软件，建立基于质量块m₀振动速度的PID反馈回路，调节对m₀的附加支撑力大小；

③对流程①建立的仿真模型中的质量块施加竖直向下的阶跃力，力的大小为(m₀+M₀)g，M₀为矿用自卸车最大承载量，测量模型中m₀的振动；

④用Matlab软件中Signal Constraint优化计算模块求解，确定流程②建立的反馈回路中的比例系数、积分系数和微分系数，将求得的比例系数、积分系数和微分系数输入控制计算模块，作为控制计算模块的控制参数设定值，优化计算模块的数学求解模型为：

其中B是m₀振动超调量，T₀为振动上升时间(上升到最大振幅的90％)，t₀为上升时间的期望值；T₁为当振动第一次达到平衡位置(误差为5％)的调节时间，t₁为该调节时间的期望值；[p_min,p_max],[i_min,i_max],[d_min,d_max]分别为比例系数K_p，积分系数K_p和微分系数K_p的调节范围；

(5)支撑基座设计

支撑基座尺寸不超过纵梁上表面，长为L，宽为L/2，L满足

L≤W (式11)

W为车架纵梁的宽度。

(6)上支撑平台设计

上支撑平台材料的屈服极限σ_s满足：

其中N为安全系数，

材料的弹性模量、板材厚度h计算，M₀为矿用自卸车最大承载量，m₀为车箱质量：

F_v＝Nα(m₀+M₀)g (式14)

L_v＝L/2 (式15)

其中ω_b为板材弯曲挠度，F_v为动载荷，L_v为钢板在两边支撑，中间受到动载时，载荷与支撑点距离，E所选钢材的弹性模量，I为板材矩形截面的惯性矩，

(7)缓冲块设计

缓冲块总面积不大于上支撑平台面积，缓冲块的厚度不小于上支撑平台的板厚。

本发明的作用原理：上支撑平台和支撑基座之间通过弹簧和阻尼器连接，实现二者之间基本的隔震。上支撑平台和支撑基座之间加装有作动器，作动器的力输出值由控制计算模块调节。控制计算模块通过速度传感器测量的上支撑平台和支撑基座之间的相对速度信号，将测量的速度信号输入控制计算模块，优化计算模块通过模型仿真优化计算得到适合工况的控制参数输入控制计算模块，控制计算模块控制供电模块输入作动器的电流，控制作动器对上支撑平台的支撑力，实现对车箱引起上支撑平台振动的主动调节。利用优化计算模块计算的PID控制参数确定PID控制器的K_p,K_i,K_d的控制参数设定，PID控制器接受速度传感器测得的支撑基座与上支撑平台的相对速度信号，并按照相应控制参数控制供电设备对电磁作动器的电流输入，进而调节作动器输出的力的大小，实现对结构的振动控制，最终完成主动减振支撑系统设计。

本发明的有益效果：

1该支撑系统在传统减振块基础上，增加弹簧阻尼等弹性元件，使车箱相对车架提升一定高度，减少了车箱在振动过程中与车架直接撞击概率，有效降低了结构的碰撞破坏。

2支撑系统选用弹簧阻尼器等部件，其弹性特性在恶劣工况下保持较好，提高了支撑系统使用的耐久性，减少了系统破坏概率。提高了结构的可靠性。且主要部件具有很大通用性，维护成本较低。

3支撑系统引入带反馈调节的PID主动控制系统，使支撑减振系统具有主动调节能力，可以做根据实际响应实时改变对车箱振动的调节力度，改善了支撑系统整体的刚度和阻尼的非线性特性，有效提高了对车箱的减振效果，进而减少整车在装载工况下振动，减少冲击振动对整车的破坏，提高整车使用寿命。

4支撑系统采用优化模块对PID控制器的相关参数即K_p,K_i,K_d进行优化整定，使支撑减振效果最优化。优化模块的优化模型具有可调节性，有效提高了减振系统对不同车型和工况的适应性和通用性，降低了该设计系统的开发成本。

附图说明：

图1，主动减振支撑系统总体示意图；

图2，图1的前视图；

图3，图1的俯视图。

图中，1-传感器、2-支撑基座、3-弹簧、4-阻尼器、5-作动器、6-上支撑平台、7-缓冲块、8-优化计算模块、9-控制计算模块、10-传输线，11-供电模块。

具体实施例

以下结合附图和实施方案对本发明作进一步说明。

本发明适用于50ton-360ton各载重级别的重型载重矿用自卸车车箱的减振支撑系统设计。以360ton载重量的重型矿用自卸车车箱支撑系统为例具体说明本支撑系统及其设计方法：

矿用自卸车车箱主动减振支撑系统包括在在矿用自卸车车架上表面与车箱接触位置加装减振装置,加装的减振装置是主动控制的减振支撑系统,所述主动控制的减振支撑系统包括传感器1，支撑基座2，弹簧3，阻尼器4，作动器5，上支撑平台6，缓冲块7，优化计算模块8，控制计算模块9、传输线10和供电模块11,支撑基座2和上支撑平台6是两块平行的矩形板，支撑基座2固定在矿用自卸车车架纵梁上，阻尼器4为两个，阻尼器4是柱状流体黏滞阻尼器，两个阻尼器4分别设置在上支撑平台6和支撑基座2之间,位于上支撑平台6和支撑基座2两端，在作动器5两边对称分布，阻尼器4上端固定连接在上支撑平台6上，阻尼器4下端固定连接在支撑基座2上；弹簧3为两个线性螺旋弹簧,两个弹簧3分别套装在两个阻尼器4外面,弹簧3的下端固定连接在支撑基座2上，上支撑平台6下面与弹簧3上端对应处设有与弹簧3上端配合的凹槽，弹簧3上端置于凹槽内；作动器5是电磁作动器,作动器5下端固定连接在支撑基座2的中心位置上，作动器5上端与上支撑平台6接触；传感器1是速度传感器,传感器1固定在支撑基座2上表面，传感器1输出端通过传输线与控制计算模块9的输入端相连，输出上支撑平台6和支撑基座2之间的相对速度信号；缓冲块7为方形橡胶缓冲块，共两块,两块缓冲块7固定连接在上支撑平台6上表面,分别对称布置在上支撑平台6两端部；控制计算模块9是工业PID控制器，控制计算模块9输出端通过传输线与供电模块11输入端相连，供电模块11输出端与作动器5输入端相连，作动器5与供电模块11电连接，作动器5与供电模块11形成闭合供电回路；优化计算模块8是加载了模型仿真优化计算软件的计算机，优化计算模块8通过传输线与控制计算模块9的输入端相连。优化计算模块8加载的模型仿真优化计算软件是ADAMS软件与MATLAB软件。

设计方法如下：

1)根据施工条件，确定弹簧3刚度

为使支撑系统经济适用，弹簧原件选用标准线性弹簧.360ton矿用自卸车最大装载质量M₀为360ton，车箱质量m₀取60ton,根据车箱与车架之间相对振动时不发生碰撞的最大振幅确定最大振幅约束值A为400mm，初步选定弹簧刚度K和最大变形量S_max，其中动载系数α取2.

$K=\frac{\mathrm{\α}(m_0+M_0)g}{2A}=\frac{2\×(60000+360000)\×9.8}{2\×0.4}=1.029\×{10}^{7}N/m$

S_max＝A＝0.4m

2)确定作动器5的输入电流范围和控制计算模块控制调整

根据车箱动载，确定作动器力的调节范围，作动器的支撑力与输入电流成正比关系，比例系数k₀取10⁵，作动器支撑力的调节由电流输入范围[I_min,I_max]确定：I_min＝0

I_max＝(α-1)(m₀+M₀)g/k₀＝(2-1)×(60000+360000)×9.8÷10⁵＝41.16A

故作动器力的电流输入范围应覆盖[0,41.16A]区间。

其中α为动载系数，g为重力加速度值，M₀为矿用自卸车最大承载量，m₀为车箱质量，k₀为作动器产生支撑力大小与输入电流比值；作动器输入电流由供电模块提供，供电模块输出电流由控制计算模块控制，控制计算模块根据振动输出实时调整输出信号，控制作动器支撑力的大小F

$\begin{array}{c}F=k_0(K_{p}e+K_i\∫edt+K_d\frac{de}{dt})=k_0\left(K_p\right(0-x_t)+K_i\∫\left(0-x_t\right)dt+K_d\frac{d(0-x_t)}{dt})\\ =(-K_p{x}_t-K_i\∫x_{t}dt-K_d\frac{{\mathrm{dx}}_t}{dt})k_0\end{array}$

e＝v_d-v

其中，比例系数k₀取10⁵，K_p,K_i,K_d分别为控制计算模块的比例系数，积分系数和微分系数，e为理想信号和实际振动速度v和理想振动速度v_d差值；

3)确定阻尼器4平均阻尼

根据确定的弹簧刚度K，首先估算车箱装载后的振动固有频率ω_n：

${\mathrm{\ω}}_n=\sqrt{\frac{K}{(m_0+M_0)}}=\sqrt{\frac{1.029\×{10}^7}{(60000+360000)}}=4.95rad/s$

设定相邻振动周期振幅衰减至前一周期的0.8，即确定减幅系数η

$\mathrm{\η}=\frac{A_T}{A_{T+1}}=\frac{1}{0.8}=1.25$

根据固有频率估算值ω_n和减幅系数η，计算线性阻尼器4的平均阻尼系数c：

$\begin{array}{c}c=\frac{1}{\mathrm{\π}}(m_0+M_0){\mathrm{\ω}}_{n}In\left(\mathrm{\η}\right)=\frac{1}{\mathrm{\π}}\×(60000+360000)\×4.95\×In\left(1.25\right)\\ =1.48\×{10}^{5}N\·s/m\end{array}$

根据计算得到的阻尼系数确定阻尼器型号选择。

4)优化计算模块优化流程设计

①利用ADAMS软件平台建立弹簧阻尼器支撑质量块形式的仿真模型，其中弹簧刚度与阻尼系数设定与步骤1)和步骤3)中确定值相同，质量块模型m₀质量设为60ton；

②用Matlab软件，建立基于质量块m₀振动速度的PID反馈回路，调节对m₀的附加支撑力大小；

③对流程①建立的仿真模型中的质量块施加竖直向下的阶跃力，力的大小为(m₀+M₀)g＝4.116×10⁶N，M₀为矿用自卸车最大承载量,即360ton，测量模型中m₀的振动；

④用Matlab软件中Signal Constraint优化计算模块求解，确定流程②建立的反馈回路中的比例系数、积分系数和微分系数，将求得的比例系数、积分系数和微分系数输入控制计算模块，作为控制计算模块的控制参数设定值。求解问题是控制m₀振动超调量B最小为目标，设定上升时间T₀≤1.5s,且T₁≤3s，K_p,K_i,K_d参数优化范围分别设定为[1,10000],[1,1000],[1,100]，

化计算模块的数学求解模型为：

$\left\{\begin{array}{cc}OBJ:& Min\left(B\right)\\ s.t.:& T0\≤1.5s\left(90\%\right)\\ & T1\≤3s\left(5\%setting\right)\\ & K_p\∈\[1,10000\]\\ & K_i\∈\[1,1000\]\\ & K_d\∈\[1,100\]\end{array}\right.$

优化计算模块输出控制参数K_p,K_i,K_d

K_p＝4504.4

K_i＝300.7

K_d＝1.1

以优化计算输出值设定为PID控制器中的参数K_p,K_i,K_d数值。完成PID控制器的控制参数设置。

5)支撑基座设计

选用纵梁宽度W为300mm的360ton矿用自卸车为设计对象。由于下支撑基座要与车架纵梁完全贴合焊接，选用5mm厚度45#钢板。取基座长L为300mm，宽L/2。即满足：L≤W

6)上支撑平台设计

上支撑平台形状与下支撑基座完全相同，为保证结构可靠性，其材料应满足在车箱动载作用下不发生塑性变形，钢板材料屈服强度σ_s应满足：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\σ}}_s\≥N\frac{\mathrm{\α}(m_0+M_0)g}{2L^2}=5\×\frac{2\×(60000+360000)\×9.8}{2\×{0.3}^2}=2.28\×{10}^{8}Pa\\ =228MPa\end{array}$

N为安全系数，取5。根据钢材型号与参数技术手册，选用Q345钢材。

根据选用的Q345钢材的弹性模量E为210GPa，确定上支撑平台厚度h

L_v＝L/2＝0.3/2＝0.15m

F_v＝Nα(m₀+M₀)g＝5×2×(60000+360000)×9.8＝4.116×10⁷N

根据公式

$w_b=\frac{F_v{L_v}^3}{3EI}\≤1mm$

$I=\frac{{\mathrm{Lh}}^3}{12}$

求得板厚h满足：

h≥39.4mm

取板厚h为40mm，即最终确定了上支撑平台的选材和相关尺寸。

7)橡胶缓冲块的设计

根据上支撑平台尺寸，选用2块长和宽均为100mm的橡胶缓冲块。分布于上支撑平台两边，缓冲块棱边与上支撑平台棱边重合，采用全贴合粘接固定。

在完成各部件的选型后，根据本发明的作用原理：上支撑平台和支撑基座之间通过弹簧和阻尼器连接，实现二者之间基本的隔震。上支撑平台和支撑基座之间加装有作动器，作动器的力输出值由控制计算模块调节。控制计算模块通过速度传感器测量的上支撑平台和支撑基座之间的相对速度信号，将测量的速度信号输入控制计算模块，优化计算模块通过模型仿真优化计算得到适合工况的控制参数输入控制计算模块，控制计算模块控制供电模块输入作动器的电流，控制作动器对上支撑平台的支撑力，实现对车箱引起上支撑平台振动的主动调节。利用优化计算模块计算的PID控制参数确定PID控制器的K_p,K_i,K_d的控制参数设定，PID控制器接受速度传感器测得的支撑基座与上支撑平台的相对速度信号，并按照相应控制参数控制供电设备对电磁作动器的电流输入，进而调节作动器输出的力的大小，实现对结构的振动控制，最终完成主动减振支撑系统设计。

Claims (3)

1.一种矿用自卸车车箱主动减振支撑系统,包括在矿用自卸车车架上表面与车箱接触位置加装减振装置,其特征在于:所述加装的减振装置是主动控制的减振支撑系统,所述主动控制的减振支撑系统包括传感器(1)、支撑基座(2)、弹簧(3)、阻尼器(4)、作动器(5)、上支撑平台(6)、缓冲块(7)、优化计算模块(8)、控制计算模块(9)、传输线(10)和供电模块(11),所述支撑基座(2)和上支撑平台(6)是两块平行的矩形板，支撑基座(2)固定在矿用自卸车车架纵梁上，所述阻尼器(4)为两个，阻尼器(4)是柱状流体黏滞阻尼器，两个阻尼器(4)分别设置在上支撑平台(6)和支撑基座(2)之间,位于上支撑平台(6)和支撑基座(2)两端，在作动器(5)两边对称分布，阻尼器(4)上端固定连接在上支撑平台(6)上，阻尼器(4)下端固定连接在支撑基座(2)上；所述弹簧(3)为两个线性螺旋弹簧,两个弹簧(3)分别套装在两个阻尼器(4)外面,弹簧(3)的下端固定连接在支撑基座(2)上，上支撑平台(6)下面与弹簧(3)上端对应处设有与弹簧(3)上端配合的凹槽，弹簧(3)上端置于凹槽内；所述作动器(5)是电磁作动器,作动器(5)下端固定连接在支撑基座(2)的中心位置上，作动器(5)上端与上支撑平台(6)接触；所述传感器(1)是速度传感器,传感器(1)固定在支撑基座(2)上表面，传感器(1)输出端通过传输线与控制计算模块(9)的输入端相连，输出上支撑平台(6)和支撑基座(2)之间的相对速度信号；所述缓冲块(7)为方形橡胶缓冲块，共两块,两块缓冲块(7)固定连接在上支撑平台(6)上表面,分别对称布置在上支撑平台(6)两端部；所述控制计算模块(9)是工业PID控制器，控制计算模块(9)输出端通过传输线(10)与供电模块(11)输入端相连，供电模块(11)输出端与作动器(5)输入端相连，作动器(5)与供电模块(11)电连接，与供电模块(11)形成闭合供电回路；所述优化计算模块(8)是加载了模型仿真优化计算软件的计算机，优化计算模块(8)通过传输线与控制计算模块(9)的输入端相连。

2.根据权利要求1所述一种矿用自卸车车箱主动减振支撑系统，其特征在于：所述优化计算模块(8)加载的模型仿真优化计算软件是ADAMS软件与MATLAB软件。

3.权利要求1所述的一种矿用自卸车车箱主动减振支撑系统的设计方法，包括弹簧(3)参数的确定，阻尼器(4)参数的确定，作动器(5)的选型，优化计算模块(8)的模型仿真优化计算流程设计，控制计算模块(9)控制参数整定，上支撑平台(6)设计和支撑基座(2)设计，其特征在于：所述设计方法包括以下步骤：

1)确定弹簧(3)刚度

以振动过程中弹簧不发生塑性变形且弹簧处于最大压缩状态时，车箱与车架没有直接发生碰撞为参数确定基准，以下述公式计算：

S_max＝A (式1)

其中α为动载系数，g为重力加速度值，M₀为矿用自卸车最大承载量，m₀为车箱质量，A为车箱振动中最大振幅约束值；

2)作动器(5)输入电流范围和控制计算模块(9)控制调整

根据车箱动载，确定作动器力的调节范围，作动器(5)的支撑力与输入电流成正比关系，作动器(5)支撑力的调节由电流输入范围[I_min,I_max]确定：

I_min＝0 (式3)

I_max＝(α-1)(m₀+M₀)g/k₀ (式4)

其中α为动载系数，g为重力加速度值，M₀为矿用自卸车最大承载量，m₀为车箱质量，k₀为作动器产生支撑力大小与输入电流比值；作动器(5)输入电流由供电模块(11)提供，供电模块(11)输出电流由控制计算模块(9)控制，控制计算模块(9)根据振动输出实时调整输出信号，控制作动器支撑力的大小F

e＝v_d-v (式6)

其中，K_p,K_i,K_d分别为控制计算模块(9)的比例系数，积分系数和微分系数，e为理想信号和实际振动速度v和理想振动速度v_d差值；

3)确定阻尼器(4)的平均阻尼

阻尼器(4)的平均阻尼值c：

式中：η为减幅系数，是前后相邻两个振动周期振动幅值之比，η>1,ω_n为车箱在装载后的振动固有频率值，M₀为矿用自卸车最大承载量，m₀为车箱质量；

4)优化计算模块(8)优化流程

①利用ADAMS软件平台建立弹簧阻尼器支撑质量块形式的仿真模型，其中弹簧刚度与阻尼系数设定与步骤1)和步骤3)中确定值相同，质量块模型质量设为m₀；

②用Matlab软件，建立基于质量块m₀振动速度的PID反馈回路，调节对m₀的附加支撑力大小；

③对流程①建立的仿真模型中的质量块施加竖直向下的阶跃力，力的大小为(m₀+M₀)g，M₀为矿用自卸车最大承载量，测量模型中m₀的振动；

④用Matlab软件中Signal Constraint优化计算模块求解，确定流程②建立的反馈回路中的比例系数、积分系数和微分系数，将求得的比例系数、积分系数和微分系数输入控制计算模块，作为控制计算模块(9)的控制参数设定值，优化计算模块的数学求解模型为：

其中B是m₀振动超调量，T₀为振动上升时间(上升到最大振幅的90％)，t₀为上升时间的期望值；T₁为当振动第一次达到平衡位置(误差为5％)的调节时间，t₁为该调节时间的期望值；[p_min,p_max],[i_min,i_max],[d_min,d_max]分别为比例系数K_p，积分系数K_p和微分系数K_p的调节范围；

5)支撑基座(2)设计

支撑基座(2)尺寸不超过纵梁上表面，长为L，宽为L/2，L满足

L≤W (式11)，

W为车架纵梁的宽度；

6)上支撑平台(6)设计

上支撑平台6材料的屈服极限σ_s满足：

其中N为安全系数，

材料的弹性模量、板材厚度h计算，M₀为矿用自卸车最大承载量，m₀为车箱质量：

F_v＝Nα(m₀+M₀)g (式14)

L_v＝L/2 (式15)

其中ω_b为板材弯曲挠度，F_v为动载荷，L_v为钢板在两边支撑，中间受到动载时，载荷与支撑点距离，E所选钢材的弹性模量，I为板材矩形截面的惯性矩，

7)缓冲块(7)设计

缓冲块(7)总面积不大于上支撑平台面积，缓冲块(7)的厚度不小于上支撑平台(6)的板厚。