位移相关减振器建模及其对车辆平顺性的影响研究

发布时间：2017-10-16 07:16

  本文关键词：位移相关减振器建模及其对车辆平顺性的影响研究

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【摘要】：目前车辆上应用最广泛的是被动式双筒液压减振器,其力学特性是一种平衡汽车平顺性与操纵稳定性的折衷方案,很难获得最优的悬架性能。为了解决传统悬架性能之间的矛盾,能够实现减振器阻尼连续可调的半主动悬架和主动悬架近年来不断发展,并被应用到实车上。这些先进悬架系统上安装了复杂的测试装置、执行机构和处理器,虽然显著提高了悬架系统的性能,但也存在结构复杂,成本高昂,能耗大等突出问题,难以得到广泛的应用。在此背景下,本文设计了一种阻尼特性随活塞位置变化而改变的位移相关减振器。当车辆空载状态下行驶在良好路面时,该减振器提供的阻尼力较小,有利于改善车辆的行驶平顺性;当车辆满载行驶或者在转向、制动等紧急工况下,该减振器提供的阻尼力较大,能够有效控制车身姿态,抑制车轮振动,以保证车辆的行驶安全。此外,该减振器是在被动减振器的基础上改进得到的,结构简单,不需要额外的传感器和控制器,不增加成本,具有广阔的应用前景。本文对位移相关减振器的阻尼特性及其对车辆性能的影响进行了深入的研究,主要的研究内容有:1、位移相关减振器的物理建模及力学特性分析。根据原减振器的结构和工作原理,借助流体力学的相关理论,推导出各阀系的流量-压差方程,建立了原减振器的Simulink模型,通过原减振器的台架试验验证了模型的准确性,并分析了减振器的阀系参数对其外特性的影响规律;结合位移相关减振器的结构特点,搭建了位移相关减振器的物理模型,并研究了旁通槽的结构参数变化对其外特性的影响规律。2、位移相关减振器的优化设计与试制。将位移相关减振器模型嵌入到1/4车辆动力学模型中,建立单轮的车辆优化模型,基于车辆平顺性确定了优化目标函数及约束条件,采用遗传优化算法对旁通槽参数进行优化。根据优化结果设计、制造了位移相关减振器样件,通过模型仿真结果与样件试验数据的对比,验证了位移相关减振器模型的正确性。3、位移相关减振器对车辆平顺性改善效果的试验验证。基于x PC Target构建减振器硬件在环实时仿真系统,通过硬件在环对比试验,验证了位移相关减振器样件对车辆性能的改善效果;之后将位移相关减振器样件安装在试验车上,选取了鹅卵石路、比利时路和高速路3种典型路面进行整车平顺性试验,验证了位移相关减振器在改善车辆行驶平顺性方面的优势:(1)在鹅卵石路和比利时路面上,安装位移相关减振器的车辆,空载时后排位置的平顺性指标减小了10%以上,满载时也稍有改善;(2)高速路况下,安装位移相关减振器的车辆,空载时后排位置的平顺性指标减小了5%左右,满载时稍有增加。
【关键词】：位移相关 减振器 优化设计 硬件在环 平顺性
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U461.4;U463.335.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 论文的研究背景及意义11-12
• 1.2 减振器的发展历程12-13
• 1.3 液压减振器建模的研究现状13-17
• 1.4 本文的技术路线及主要研究内容17-19
• 1.4.1 本文技术路线17
• 1.4.2 本文主要研究内容17-19
• 第2章 位移相关减振器的建模与阻尼特性分析19-43
• 2.1 原减振器结构及工作原理19-21
• 2.1.1 原减振器的结构19-21
• 2.1.2 原减振器工作原理21
• 2.2 原减振器理论模型21-29
• 2.2.1 流体力学基础知识21-23
• 2.2.2 模型简化假设23
• 2.2.3 原减振器数学模型推导23-29
• 2.3 原减振器的Simulink模型及试验验证29-33
• 2.3.1 基于Simulink的原减振器模型29-30
• 2.3.2 原减振器台架试验30-32
• 2.3.3 减振器仿真模型与试验数据对比32-33
• 2.4 原减振器阻尼力影响因素分析33-35
• 2.5 位移相关减振器建模与仿真分析35-39
• 2.5.1 位移相关减振器的工作原理35-36
• 2.5.2 位移相关减振器数学模型36-38
• 2.5.3 位移相关减振器外特性仿真分析38-39
• 2.6 旁通槽参数对位移相关减振器外特性的影响39-41
• 2.6.1 总长度对外特性的影响39-40
• 2.6.2 过渡区长度对外特性的影响40
• 2.6.3 节流面积对外特性的影响40-41
• 2.7 本章小结41-43
• 第3章 位移相关减振器的优化设计43-55
• 3.1 两自由度车辆振动模型43-45
• 3.2 基于IFFT的单轮路面建模45-47
• 3.3 平顺性的评价方法47-49
• 3.4 旁通槽参数的优化49-51
• 3.4.1 目标车行驶工况选取49
• 3.4.2 优化目标49-50
• 3.4.3 约束条件50
• 3.4.4 优化结果50-51
• 3.5 位移相关减振器样件试制与试验验证51-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第4章 位移相关减振器硬件在环试验验证55-65
• 4.1 减振器硬件在环技术介绍55-58
• 4.2 位移相关减振器硬件在环试验验证58-63
• 4.3 本章小结63-65
• 第5章 整车平顺性试验65-77
• 5.1 试验说明65-67
• 5.2 试验数据处理及结果67-75
• 5.2.1 试验数据处理67-69
• 5.2.2 试验结果69-75
• 5.3 本章小结75-77
• 第6章 全文总结及展望77-79
• 6.1 全文总结77-78
• 6.2 研究展望78-79
• 参考文献79-82
• 致谢82

【参考文献】

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本文编号：1041335