少自由度并联式馈能悬架阻尼特性研究

发布时间：2021-09-24 23:13

　　车辆减振器的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的力和力矩,并缓冲由不平路面传给车身的冲击力。传统液力减振器将悬架振动过程中产生的能量以热能的形式耗散掉,造成能源的浪费。而馈悬架系统引入能量转换装置,将车辆振动产生的能量转化为其他可利用的能量,同时为悬架系统提供所需的阻尼力,保证车辆行驶的平顺性和安全性。本文以少自由度并联式馈能悬架为研究对象,主要进行了以下研究:首先对现有馈能悬架系统研究现状进行了分析,确定以少自由度并联式馈能悬架为研究对象,对减振器的总体结构和工作原理进行分析。建立车身和车轮双质量模型,对馈能悬架系统的动力学特性进行研究。对馈能减振器的阻尼特性开展了研究。提出了三段式的馈能减振器非线性阻尼特性,结合遗传算法和概率统计法进行阻尼特性匹配。采用馈能减振器与小阻尼系数的传统减振器并联的方式,解决了对馈能电机功率需求过大的问题,并对并联系统参数进行匹配。搭建控制模型,应用Fuzzy-PID对馈能电机施加半主动控制,进行仿真分析,通过仿真分析的结果验证了Fuzzy-PID半主动控制可以改善车辆的平顺性和安全性。设计并搭建馈能减振器的试验台架,以液压激振台模拟路面输入,进行馈能减... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

并联式滚珠丝杠馈能减振器示意图

第1章绪论5研究[33-36]，完成了减振器的结构设计和试验研究，其结构如图1-4所示。试验结果证明了并联式滚珠丝杠馈能减振器在性能方面满足车辆行驶需求并且可以回收能量。在国外方面，日本学者Yoshihiro和KimihikoNAKANO针对串联式结构进行了深入研究[38,39]，其结构图如图1-5所示。通过对串联式滚珠丝杠馈能减振器仿真分析，证明了串联式结构相对于传统减振器不仅可以回收能量，而且提升了车辆的防侧倾性能。相比于直线式结构、齿轮齿条式结构和液电式结构，滚珠丝杠式结构的优点很明显，在运动转化的响应速度、样机尺寸大小和馈能的效率等方面都有明显的优势，但是制造成本成为了限制滚珠丝杠式结构广泛应用的重要因素。图1-4并联式滚珠丝杠馈能减振器示意图图1-5串联式滚珠丝杠馈能减振器示意图(5)少自由度并联馈能减振器本文采用了一种少自由度并联式馈能减振器，少自由度并联结构如图1-6所示。少自由度机构是指运动机构的自由度小于6自由度，相较于多自由度运动机构，具有结构相对简单，造价偏低，整体机构的操控性更为方便等优点。馈能减振器利用少自由度运动转换机构进行悬架运动的转换带动电机的转子转动，电机在发电的同时，产生反电动势，经机构输出为阻尼力，用来衰减车身振动。

燕山大学工学硕士学位论文6图1-6少自由度并联机构示意图(6)几种结构优缺点对比将上文提到的电磁式馈能悬架结构进行对比，如表1-2所示。表1-2电磁式馈能悬架优缺点对比结构形式优点缺点直线电机式尺寸孝适配性好阻尼力孝回收能量少齿轮齿条式阻尼力范围广、容易操控尺寸过大液电式效率高、尺寸小响应特性比较差滚珠丝杠式尺寸较孝响应特性好制造成本高少自由度并联式响应快、效率高、易于操控、成本低尺寸稍大通过表1-2可知，少自由度并联式馈能减振器在响应特性和效率等方面要优于直线电机式、齿轮齿条式和电液式，在制造成本上要优于滚珠丝杠式结构。1.2.2馈能悬架控制算法研究现状相比于传统悬架，电磁式馈能悬架中可以应用主动或者半主动控制算法，通过对电机的控制，及时调整悬架输出阻尼力，提升车辆性能[39]。国内外学者不仅在馈能悬架的结构形式上做了很多研究，在馈能悬架控制算法的研究上同样取得了很多成果。悬架的主动控制和半主动的区别在于，在主动控制中，悬架可以根据反馈信号产生主动控制力并及时调整悬架刚度和阻尼系数，适应路况和车况的变化，这是半主动控制所达不到的，半主动控制悬架只能通过及时调整阻尼来适应不同的路况。悬架的控制算法主要有天棚控制算法、线性二次型高斯控制算法、模糊控制算法


本文编号：3408619