基于负刚度和空气弹簧并联的车辆悬架动力学分析

发布时间：2022-08-13 11:23

　　随着人类社会经济水平的不断提升以及科学技术的迅猛发展,人们对车辆的性能要求越来越高,对车辆的乘坐舒适性要求也越来越高。空气弹簧是一种非金属弹簧,它既包含刚度特性又包含阻尼特性,被广泛地应用于车辆悬架系统当中。另外,在实践过程中,人们发现含有负刚度的减振系统具有固有频率低、承载能力大等优点。为了利用负刚度在降低机构的固有频率方面的优点,在实际中大多数情况是通过并联负刚度机构的方式来实现降低原系统固有频率的目的。因此,本文研究了基于负刚度和空气弹簧并联的车辆悬架的动力学特性。基于单自由度1/4车辆非线性空气弹簧悬架模型,研究了负刚度和空气弹簧并联的悬架系统在外部激励下的动力学响应。建模的时候考虑空气弹簧的非线性刚度特性和阻尼等特性因素,利用平均法理论求解该悬架系统的近似解析解,并且利用龙格库塔法验证近似解析解的正确性,得到了空气弹簧和负刚度并联悬架系统的主共振幅频影响曲线。并详细分析了负刚度以及空气弹簧非线性刚度对悬架系统主共振响应的影响。通过数值解发现系统存在1/3次亚谐共振的情况,因此对悬架系统的1/3次亚谐共振进行了解析研究,得到了稳态定常解的存在条件。通过近似解析解分析了负刚度、空... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究状况
        1.2.1 空气弹簧悬架动力学研究
        1.2.2 负刚度机构
        1.2.3 非线性动力学的求解方法
    1.3 分数阶控制研究现状
    1.4 本文研究内容
第二章 单自由度车辆悬架动力学分析
    2.1 单自由度车辆悬架模型的建立
    2.2 单自由度车辆悬架主共振分析
        2.2.1 主共振近似解析解
        2.2.2 定常解和稳定性分析
        2.2.3 数值解验证
        2.2.4 负刚度对主共振的影响
        2.2.5 非线性刚度对主共振的影响
    2.3 1/3次亚谐共振分析
        2.3.1 亚谐共振近似解析解
        2.3.2 定常解的存在条件及稳定性分析
        2.3.3 数值解验证
        2.3.4 负刚度对亚谐共振的影响
        2.3.5 非线性刚度对亚谐共振的影响
        2.3.6 阻尼系数对亚谐共振的影响
    2.4 本章小结
第三章 二自由度车辆悬架动力学分析
    3.1 二自由度车辆悬架模型
    3.2 近似解析解
    3.3 数值解验证
    3.4 稳定性分析
    3.5 系统参数对幅频响应的影响
        3.5.1 负刚度对幅频响应的影响
        3.5.2 空气弹簧阻尼对幅频响应的影响
        3.5.3 轮胎刚度对幅频响应的影响
        3.5.4 空气弹簧的非线性刚度对幅频响应的影响
    3.6 本章小结
第四章 基于速度差反馈的分数阶PID控制分析
    4.1 二自由度车辆悬架模型
    4.2 悬架系统的受迫振动分析
        4.2.1 用平均法求解近似解析解
        4.2.2 数值解验证
        4.2.3 稳定性分析
        4.2.4 负刚度对幅频响应的影响
        4.2.5 非线性刚度对幅频响应的影响
    4.3 分数阶PID控制效果分析
        4.3.1 整数阶PID控制器与分数阶PID控制器对比
        4.3.2 比例系数对共振的影响分析
        4.3.3 积分系数对共振的影响分析
        4.3.4 微分系数对共振的影响分析
        4.3.5 积分环节分数阶阶次λ对共振的影响分析
        4.3.6 微分环节分数阶阶次δ对共振的影响分析
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3676935