某货车非线性ISD减振系统的参数设计及稳健性优化

发布时间：2021-04-06 10:54

　　车辆减振系统是汽车的重要组成部分,对车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性有很大影响。传统的“弹簧-阻尼”减振结构难以适应复杂路面,而“惯容器-弹簧-阻尼器”（ISD）减振结构的出现,打破了经典隔振理论的束缚,得到了广泛的关注。目前对ISD减振系统的研究中多采用线性系统的确定性模型,忽略了实际工程中弹簧的非线性特性及机械加工、安装等过程中存在的不确定因素。因此,考虑汽车减振系统弹簧的迟滞非线性特性,建立不确定性参数力学模型或物理模型,真实、准确地描述减振系统的工作行为具有重要意义。本文以东风某款货车减振系统为研究对象,考虑悬架钢板弹簧非线性及减振系统结构参数的不确定性,对非线性ISD减振系统进行了参数设计及稳健性优化。首先以Bouc-Wen模型描述悬架钢板弹簧的迟滞非线性特性,分析了钢板弹簧的静态加、卸载特性和“等频变幅”、“等幅变频”动态加、卸载特性,构建了以仿真数据与试验数据迟滞位移差值的平方和最小为目标的遗传算法,识别了非线性钢板弹簧的Bouc-Wen模型关键参数。结果表明,各工况下钢板弹簧仿真迟滞环与试验迟滞环能量耗散比的误差均在5%以内。然后建立了1/4货车三自由度被动减振系统动力学模... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

惯容器结构

西南交通大学硕士研究生学位论文第7页速度、悬架动扰度和轮胎动载荷为目标函数，利用基于参考点的快速非支配排序多目标遗传算法（NSGA-III）设计减振系统参数，通过自动寻优算法挑选最佳参数组合。结合虚拟激励法和等效线性化方法分析减振系统的性能，并对液力惯容器的结构参数进行设计。（4）建立含参数变异的货车三自由度非线性ISD减振系统动力学模型，利用快速摄动法分析质量、刚度、阻尼系数和惯质系数变异对减振系统性能的影响。提出改进的e-缩进稳健模型，以不确定模型系统响应的均值与标准差为目标，对参数变异车辆ISD减振系统的副弹簧刚度及座椅悬置、车体悬架的阻尼系数进行稳健性优化设计，并对稳健设计方案与初始设计方案的减振性能进行分析。图1-2本文总体研究思路提出问题解决问题1、悬架系统钢板弹簧的非线性特性2、减振系统“惯容器-弹簧-阻尼器”结构设计3、惯容器类型的选择和结构参数的设计4、ISD减振系统参数变异对系统响应的影响及系统稳健性分析1、利用等效模型替代钢板弹簧非线性特性，识别等效模型的关键参数2、NSGA-III算法对于多目标优化具有较高的精度和较好的收敛性3、液力惯容器体积、质量小，性能稳定4、应用不确定理论描述ISD减振系统参数变异5、对ISD减振系统进行稳健性优化设计1、应用Bouc-Wen模型描述钢板弹簧的非线性特性，并识别非线性钢板弹簧参数2、利用NSGA-III算法设计ISD减振系统参数，并对液力惯容器结构参数进行设计3、应用快速摄动法分析参数变异对系统响应的影响，提出改进的e-缩进稳健模型，对系统进行稳健性优化设计分析问题某货车非线性ISD减振系统的参数设计及稳健性优化

西南交通大学硕士研究生学位论文第11页0.5(0.52)/4(24)1(412.5)12.5/(12.580)kffffff（2-4）式中，f为频率，单位为Hz。（2）性能指标功率谱密度和均方根值减振系统响应功率谱密度()xGf与路面位移输入功率谱密度()qGf的关系式可表示为：2~()()()xqxqGfHfGf（2-5）式中，为减振系统任意振动响应量x对路面位移输入q的响应函数的模。由于各振动响应量取得正、负值的概率相同，因此其均值近似为零。因此，这些振动响应量在数值上等于其均方根值，可由功率谱密度对频率的积分求得：22~00()()()xxqxqGfdfHfGfdf（2-6）式中，x为标准差。当振动响应量均值为零时，可认为x与均方根值相等。通过式（2-5）和（2-6）可计算振动响应量的功率谱密度()xGf和均方根值x，由此可以分析车辆减振系统参数对振动响应的影响，同时也可以根据振动舒适性评价指标设计减振系统参数。“惯容-弹簧-质量”系统的反共振“弹簧-质量”系统的共振图2-2为固定在地面上的“弹簧-质量”系统，其运动微分方程可表示为：110mzk(zz)0（2-7）式中，k为弹簧刚度，单位为N/m；z0为系统的位移输入，z1为质量块m的位移，单位均为m。图2-2“弹簧-质量”系统对式（2-7）进行Laplace变换可得：120()()()ZskZsmsk（2-8）~()xqHf


本文编号：3121309