少自由度并联馈能悬架能量回收特性研究
发布时间：2021-01-27 19:50
汽车的悬挂系统使用弹性元件和阻尼元件来衰减或减小因道路不平而引起的车身冲击,从而减小车身振动改善车辆行驶的平顺性,提高行驶安全性。传统的被动减振器已经不能完全满足现代车辆对平顺性要求,虽然主动悬挂系统可以改善车辆的驾驶性能,但它需要大量的能量来对振动进行控制。将馈能振器引入悬架系统,可在对悬架进行主动控制的同时通过电机将系统振动能量转换成电能并加以利用,从而减少主动悬挂系统的能量消耗。本文对采用并联运动转换机构的馈能减振器。具体工作如下:首先描述了少自由度并联机构馈能减振器的总体结构和运行原理,并对少自由度并联机构进行了运动学分析。对馈能减振器系统的外接电阻进行分析和参数确认,对整个能量回收系统的基础上确定能量回收系统的最优外接电阻。之后对减振器的电机进行选型分析,根据少自由度并联机构的运转关系确定出减振器的电磁阻尼系数的表达式。基于馈能减振器建立了两个自由度的1/4车辆悬架动力学模型,并搭建了Simulink仿真模型,基于能量流的研究方法,分析了能量回收系统各部分能量之间的转换关系。分别研究了正弦激励和白噪声激励下的车速、路面等级、激振圆频率和振幅对减振器回收能量和能量回收效率的影响...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Bose公司电磁悬架在2008年，荷兰埃因霍芬理工大学的Bart等，研究了线性电机的磁通量分布和
第1章绪论-3-15.3W[18]。Bose在2004年发布的一款电磁悬架，如图1-2所示。在车辆的驾驶过程中，电动机不仅能够回收由振动产生的动量，从而起到节能减排的作用，而且还能通过主动控制满足车辆的行驶需要。车辆的实际试验结果表明，主动式能量回收电磁悬架能量回收功率可以达到25W。然而，由于电动机的尺寸太大，制造成本过高等原因，所以这款主动电磁悬架无法得到广泛使用[11]。图1-2Bose公司电磁悬架在2008年，荷兰埃因霍芬理工大学的Bart等，研究了线性电机的磁通量分布和热场分析，并将线性电机和弹簧设计了图1-3所示结构，取代传统被动悬架处的弹簧与被动减振器，Bart等已经通过实验研究了配备新电磁悬挂系统的车辆的能量回收性能和行驶动力学性能。结果表明，当单车轮消耗的功率为37W时，轮胎动载荷下降54％，在单个车轮消耗功率为47W时簧载质量加速度降低36%[12-14]。1.线圈2.磁铁图1-3直线式馈能减振器示意图
燕山大学工程硕士学位论文-4-在2013年，Zuo对能量回收悬架驾驶舒适性，操作稳定性和能量回收效率进行了全面的评估，得出的结论是车辆的行驶速度速度，道路的不平度和轮胎的刚度对能量回收效率有较大影响。经过实验得出在良好的道路上以60km/h的速度行驶时，中型车辆悬架的平均可回收功率可达到100-400W[10]。如图1-4所示，奥迪公司于2015年发布的一款能量回收悬架系统。在该系统中，旋转电机被用来代替传统的液压减振器。在不同的路径条件下，能量回收悬挂系统的可回收功率为3-613W。同时，该悬架系统的作动器的尺寸比传统的被动减振器小，同时比传统的减振器更轻[19]。图1-4Audi公司的能量回收悬架系统蒙弗雷泽大学的Hsieh等在2016年在滚珠丝杠式悬架中加入了一种双向升压变换器，用于电磁悬架系统的半主动控制，该系统的核心是采用天棚阻尼控制策略的开关式整流器。该整流器根据负载电压使悬架可以在能量回收模式和驱动驾驶模式之间相互切换。结果表明，该方法不仅使能量回收效率提高了14％，而且有效地平衡了能量回收和车辆的行驶稳定性[16,17]。1.2.2国内研究现状在国内对馈能减振器的研究的学者相对较少而且起步相对较晚，所以实际研究成果很少，并且相关研究大多仍处于仿真和简单试验阶段。燕山大学的王亚峰等提供了压电式馈能减振器，该装置的中央部分是堆栈式压电发电装置串联具有弹元件的机构。该系统的组成部分还包括功率模块和电源转换设备。该馈能减振器工作原理是通过压电装置将车辆在行驶过程中的振动能量转换为电能，并且通过电能存储装置
【参考文献】：
期刊论文
[1]再生式液压减振器系统设计与研究[J]. 张洪顺,王一刚,王超. 机床与液压. 2020(01)
[2]无线馈能式电磁作动器设计[J]. 孙宜权,张进秋,王兴野,彭虎,姚军. 装甲兵工程学院学报. 2018(06)
[3]复合式电磁悬挂系统馈能特性分析[J]. 张进秋,彭虎,岳杰,孙宜权,张建,彭志召. 振动.测试与诊断. 2018(04)
[4]减振器示功图面积对车辆平顺性的影响[J]. 殷春芳,张金超,汪少华,孙晓强,徐兴. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(06)
[5]汽车磁流变半主动悬架混合天棚控制仿真[J]. 寇发荣,陈龙,张传伟,李爱民. 机械设计与制造. 2017(07)
[6]可变刚度和阻尼的半主动馈能悬架隔振性能[J]. 王军年,叶涛,孙文,王庆年. 吉林大学学报(工学版). 2017(03)
[7]基于图像识别技术的减振器示功图能量标定方法[J]. 王天利,王雪,陈双,田雪. 液压与气动. 2016(06)
[8]电动汽车振动能量回收悬架及其特性优化[J]. 许广灿,徐俊,李士盈,曹秉刚,惠越. 西安交通大学学报. 2016(08)
[9]直线电机式主动悬架建模与试验研究[J]. 汪若尘,谢健,叶青,孟祥鹏,陈龙. 汽车工程. 2016(04)
[10]汽车能量回收系统研究概述[J]. 苏玉青,李舜酩,王勇. 噪声与振动控制. 2016(02)
硕士论文
[1]压电馈能式减振器结构设计及压电振子实验研究[D]. 王亚峰.燕山大学 2015
本文编号：3003630
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Bose公司电磁悬架在2008年，荷兰埃因霍芬理工大学的Bart等，研究了线性电机的磁通量分布和
第1章绪论-3-15.3W[18]。Bose在2004年发布的一款电磁悬架，如图1-2所示。在车辆的驾驶过程中，电动机不仅能够回收由振动产生的动量，从而起到节能减排的作用，而且还能通过主动控制满足车辆的行驶需要。车辆的实际试验结果表明，主动式能量回收电磁悬架能量回收功率可以达到25W。然而，由于电动机的尺寸太大，制造成本过高等原因，所以这款主动电磁悬架无法得到广泛使用[11]。图1-2Bose公司电磁悬架在2008年，荷兰埃因霍芬理工大学的Bart等，研究了线性电机的磁通量分布和热场分析，并将线性电机和弹簧设计了图1-3所示结构，取代传统被动悬架处的弹簧与被动减振器，Bart等已经通过实验研究了配备新电磁悬挂系统的车辆的能量回收性能和行驶动力学性能。结果表明，当单车轮消耗的功率为37W时，轮胎动载荷下降54％，在单个车轮消耗功率为47W时簧载质量加速度降低36%[12-14]。1.线圈2.磁铁图1-3直线式馈能减振器示意图
燕山大学工程硕士学位论文-4-在2013年，Zuo对能量回收悬架驾驶舒适性，操作稳定性和能量回收效率进行了全面的评估，得出的结论是车辆的行驶速度速度，道路的不平度和轮胎的刚度对能量回收效率有较大影响。经过实验得出在良好的道路上以60km/h的速度行驶时，中型车辆悬架的平均可回收功率可达到100-400W[10]。如图1-4所示，奥迪公司于2015年发布的一款能量回收悬架系统。在该系统中，旋转电机被用来代替传统的液压减振器。在不同的路径条件下，能量回收悬挂系统的可回收功率为3-613W。同时，该悬架系统的作动器的尺寸比传统的被动减振器小，同时比传统的减振器更轻[19]。图1-4Audi公司的能量回收悬架系统蒙弗雷泽大学的Hsieh等在2016年在滚珠丝杠式悬架中加入了一种双向升压变换器，用于电磁悬架系统的半主动控制，该系统的核心是采用天棚阻尼控制策略的开关式整流器。该整流器根据负载电压使悬架可以在能量回收模式和驱动驾驶模式之间相互切换。结果表明，该方法不仅使能量回收效率提高了14％，而且有效地平衡了能量回收和车辆的行驶稳定性[16,17]。1.2.2国内研究现状在国内对馈能减振器的研究的学者相对较少而且起步相对较晚，所以实际研究成果很少，并且相关研究大多仍处于仿真和简单试验阶段。燕山大学的王亚峰等提供了压电式馈能减振器，该装置的中央部分是堆栈式压电发电装置串联具有弹元件的机构。该系统的组成部分还包括功率模块和电源转换设备。该馈能减振器工作原理是通过压电装置将车辆在行驶过程中的振动能量转换为电能，并且通过电能存储装置
【参考文献】：
期刊论文
[1]再生式液压减振器系统设计与研究[J]. 张洪顺,王一刚,王超. 机床与液压. 2020(01)
[2]无线馈能式电磁作动器设计[J]. 孙宜权,张进秋,王兴野,彭虎,姚军. 装甲兵工程学院学报. 2018(06)
[3]复合式电磁悬挂系统馈能特性分析[J]. 张进秋,彭虎,岳杰,孙宜权,张建,彭志召. 振动.测试与诊断. 2018(04)
[4]减振器示功图面积对车辆平顺性的影响[J]. 殷春芳,张金超,汪少华,孙晓强,徐兴. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(06)
[5]汽车磁流变半主动悬架混合天棚控制仿真[J]. 寇发荣,陈龙,张传伟,李爱民. 机械设计与制造. 2017(07)
[6]可变刚度和阻尼的半主动馈能悬架隔振性能[J]. 王军年,叶涛,孙文,王庆年. 吉林大学学报(工学版). 2017(03)
[7]基于图像识别技术的减振器示功图能量标定方法[J]. 王天利,王雪,陈双,田雪. 液压与气动. 2016(06)
[8]电动汽车振动能量回收悬架及其特性优化[J]. 许广灿,徐俊,李士盈,曹秉刚,惠越. 西安交通大学学报. 2016(08)
[9]直线电机式主动悬架建模与试验研究[J]. 汪若尘,谢健,叶青,孟祥鹏,陈龙. 汽车工程. 2016(04)
[10]汽车能量回收系统研究概述[J]. 苏玉青,李舜酩,王勇. 噪声与振动控制. 2016(02)
硕士论文
[1]压电馈能式减振器结构设计及压电振子实验研究[D]. 王亚峰.燕山大学 2015
本文编号：3003630
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