基于部件特性的麦弗逊式悬架动力学建模研究

发布时间：2017-10-01 18:03

  本文关键词：基于部件特性的麦弗逊式悬架动力学建模研究

  更多相关文章： 麦弗逊悬架 部件特性 动力学建模 橡胶衬套

【摘要】：在汽车高品质已成为汽车设计重要目标的背景下,整车厂商开始加强概念开发阶段汽车生产一致性,使用耐久性及轻量化的设计。为此对应用于该阶段的悬架模型及悬架零部件提出了新的需求,一方面要求模型能够尽量提供系统设计参数容差,提高生产一致性;另一方面要求零部件供应商提供的零部件在保证整车及总成性能的同时兼具良好的可靠性与耐久性。然而现阶段这一需求无法实现,主要是由于应用于概念开发阶段的基于总成特性的悬架模型无法提供具体硬点参数以及底盘关键零部件间的周边载荷与位形。ADAMS悬架模型能够较为准确的计算杆系受力与位形,但由于刚性微分代数方程求解困难,模型无法达到实时仿真,此外由于橡胶部件建模简单,模型也存在弹性运动学特性描述不够准确等问题。对此,本文引入悬架硬点及部件结构参数,忽略杆系质量与惯量,基于部件特性对悬架进行动力学建模;并对悬架橡胶部件进行了完整的力学特性描述,初步探究了模型运动学与弹性运动学分析方法。本文主要研究内容如下:首先,针对麦弗逊悬架,建立了基于部件特性的悬架动力学模型。模型包括悬架机构运动学与悬架静力学两部分。悬架机构运动学通过组建系统.约束方程,对悬架杆系运动特性进行了描述;悬架静力学模型通过对悬架杆系进行静力平衡分析,求解了部件间铰约束力及橡胶部件作用力。其次,建立了能够准确描述悬架橡胶部件非线性迟滞摩擦特性的橡胶衬套动力学模型,研究中采用动静态分离的参数辨识方法获得模型参数;针对橡胶衬套力逆问题,文中采用模型传递函数对衬套动态变形量与衬套力之间的变化关系进行描述;最后对模型衬套力与衬套动态变形量进行了仿真验证。最后,对麦弗逊式悬架动力学模型进行了仿真验证。首先采用ADAMS悬架动态试验台对悬架运动学模型与静力学模型进行了验证,模型仿真计算的杆系位形及边界约束载荷与ADAMS仿真结果具有较好的一致性,同时模型实际仿真时间小于仿真设定时间,求解速率大大提高,表明了模型的正确性与实时性。其次选取悬架K特性试验下.采集的轮心垂向位移变化作为运动学模型的输入,模型计算的轮轴位置与车轮定位角变化情况与试验数据吻合度较好,.证明了采用.该模型对悬架进行K特性研究的可行性;最后探索了悬架橡胶部件力学特性与悬架弹性运动学的关系,本文选取实车纵向力加载试验下采集的轮心六分力作为悬架静力学模型的输入,根据模型输出计算了下摆臂橡胶衬套及滑柱顶端橡胶支承的动态变形,通过橡胶部件的变形初步估算了轮轴位置的变化,估算曲线具有不同程度的迟滞特点,表明悬架橡胶部件的弹性变形与迟滞特性是悬架产生弹性运动学的主要原因之一,同时说明采用悬架弹性部件的动态变形量对悬架弹性运动学特性进行探索研究具有一定程度的可行性。
【关键词】：麦弗逊悬架 部件特性 动力学建模 橡胶衬套
【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】：U463.33
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题的提出10-11
• 1.2 国内外研究现状11-19
• 1.2.1 悬架动力学模型的研究现状11-14
• 1.2.2 悬架橡胶部件对悬架K&C特性的影响研究14-15
• 1.2.3 悬架橡胶部件建模研究现状15-19
• 1.3 本文的研究工作及内容19-21
• 第2章 麦弗逊悬架动力学模型的建立21-43
• 2.1 悬架杆系运动学中运动状态的推导21-28
• 2.1.1 悬架杆系位置与姿态推导21-25
• 2.1.2 悬架杆系速度与角速度推导25-28
• 2.2 悬架机构运动学建模研究28-36
• 2.2.1 悬架机构自由度分析28
• 2.2.2 悬架机构运动学分析28-36
• 2.3 悬架静力学建模研究36-42
• 2.3.1 弹簧减振器非线性建模36-38
• 2.3.2 悬架下摆臂静力学分析38-39
• 2.3.3 减振器滑柱静力学分析39-41
• 2.3.4 转向节支柱静力学分析41-42
• 2.4 本章小结42-43
• 第3章 悬架橡胶衬套动力学建模研究43-60
• 3.1 橡胶衬套动力学建模研究43-47
• 3.2 橡胶衬套模型参数辨识47-53
• 3.3 橡胶衬套力的逆问题分析研究53-55
• 3.4 橡胶衬套动力学模型仿真验证55-58
• 3.4.1 橡胶衬套力计算的仿真验证55-57
• 3.4.2 橡胶衬套动态变形的仿真验证57-58
• 3.5 本章小结58-60
• 第4章 麦弗逊式悬架动力学模型仿真验证60-67
• 4.1 悬架机构运动学模型与静力学仿真验证60-63
• 4.1.1 悬架杆系位置变化的仿真验证61-62
• 4.1.2 悬架硬点铰接力变化的仿真验证62-63
• 4.1.3 模型求解速率分析63
• 4.2 悬架特性测试下轮轴运动状态的仿真验证63-66
• 4.2.1 悬架K特性测试下轮轴位置与姿态变化的仿真验证64-65
• 4.2.2 悬架C特性测试下轮轴位置与姿态变化的仿真验证65-66
• 4.3 本章小结66-67
• 第5章 全文总结与展望67-69
• 5.1 全文总结67-68
• 5.2 研究展望68-69
• 参考文献69-73
• 附录 基本约束方程的推导73-76
• 致谢76

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本文编号：954849