汽车悬架弹簧多级减振刚度的应用性能分析

介绍了汽车非线性减振悬架的性能特点.根据非线性悬架特点设计了一种四级减振刚度弹簧;根据非线性曲线的特点,把汽车的不同工况分解为四减振区域,并分别把每一个减振区域匹配出不同刚度的线性弹性刚度,相当于用一次曲线去逼近空气弹簧的多次刚度曲线,这样就能得到吸振能力非常接近空气弹簧的弹性特性.进一步计算了四级减振刚度悬架汽车的减振频率、静挠度、振幅、阻尼特性.计算结果表明,四级减振刚度悬架比单刚度悬架舒适性能有很大的提高.     

非线性橡胶弹簧减振系统的数值分析与设计方法

针对非线性减振器的分析与设计问题,通过数值方法建立非线性减振系统的动力学模型,提出一种具有一般适用性的非线性减振系统设计方法,并进行验证。首先,通过对某型非线性橡胶弹簧进行仿真分析,并利用数值方法建立非线性橡胶弹簧减振系统的动力学方程;其次,提出一种包括系统线性特征设计,非线性特征设计及参数设计在内的非线性减振系统数值设计方法,并以非线性橡胶弹簧减振系统为例进行分析与设计;最后,通过实验对设计结果进行验证。分析结果表明,非线性橡胶弹簧减振系统的数值分析及设计方法能够准确设计非线性减振系统的动力学特征,为更复杂的非线性减振系统提供了分析及设计方法。     

非线性汽车悬架系统建模与仿真研究

详细研究了传统非线性弹簧悬架、半主动悬架和非线性悬架的动态特性。在建立其动力学模型的基础上,利用MATLAB软件的SIMULINK工具箱对其进行仿真,给出了仿真模型。其中对于非线性弹簧悬架采用摄动法进行求解。最终的数值仿真结果表明,悬架系统选用合适的非线性弹簧模型比采用线性模型更符合实际。而采用相对控制的半主动悬架可以获得更好的行驶平顺性和乘坐舒适性。     

对分数阶非线性悬架的遗传优化PIλDμ控制

针对由分数阶磁流变阻尼和非线性弹簧组成的复杂车辆悬架系统进行减振控制研究。首先建立1/4车辆二自由度非线性悬架数学模型,然后结合分数阶微积分理论,设计PI~λD~μ控制器,采用遗传算法在线整定分数阶PID控制器参数,其中以车身垂直加速度、悬架动位移和轮胎动变形为优化指标建立适应度函数。同时在Matlab/Simulink中对非线性悬架分别进行分数阶PID控制、整数阶PID控制与被动悬架的性能对比仿真实验。结果表明,以遗传算法在线整定的分数阶PID控制器与被动悬架和整数阶PID控制的悬架相比减振效果更好,说明在既含有分数阻尼器又含有非线性弹簧时,其对悬架进行控制是有效的。     

基于有限元法空气弹簧参数对其垂向刚度的影响

空气弹簧成为汽车悬架系统之中弹性元件,以其优良的减振性能在汽车、高速列车等悬挂系统中得到越来越广泛的应用。考虑其橡胶材料的非线性、气囊分层的非线性以及接触非线性等问题在ansys中建立空气弹簧有限元模型,并进行了垂向刚度静载荷模拟分析,通过了实验数据比较验证,然后对影响弹簧垂向刚度的参数--气囊内压、帘线角、帘布层厚度,帘布层层数进行分析,为空气弹簧性能的研究及新产品开发提供了一种较好的、经济可行的途径。     

关于油气弹簧气体初始压力优化设定的分析

油气弹簧集弹性元件和阻尼元件于一体,以惰性气体为弹性介质,因单位质量储能比大,从而使车辆固有振动频率低,减振和缓冲性能好,并且具有优越的非线性弹性特性,能够满足工程越野车辆的平顺性要求。相比于其他类型的悬架系统,油气弹簧采用的油气悬架系统具有非线性可变刚度、结构紧凑和可调节车姿等显著特点,是一种性能比较理想的悬架系统。本文对某型越野车悬架系统中油气弹簧气体初始压力进行了计算和分析,并将计算结果应用到试验中,然后通过对气体初始压力的调整,使油气弹簧得到较低的固有频率,以易于实现对车身高度的调节,这些优点使其在越野汽车上有较好的应用前景。     

基于遗传算法的ECAS系统中三级阻尼匹配优化设计

以阻尼有级可调的电子控制空气悬架系统为研究对象,提出一种阻尼和弹簧刚度与车辆不同运行工况的匹配方法。该方法分析空气弹簧的刚度特性,拟合了空气弹簧的有效面积随弹簧高度变化的多项式;在考虑空气弹簧非线性的情况下,建立双质量非线性动力学模型,以提高平顺性为目标,以控制动挠度与动载荷为约束条件,采用遗传算法优化,分析路面状况、车速、簧上质量对阻尼值优化的影响,设计阻尼的优化策略;根据优化结果确定三挡阻尼的方案,通过建立1/2整车车辆非线性动力学模型,考察三挡阻尼值控制方案的有效性。分析结果表明：该匹配方法可有效地提高车辆的平顺性,实现了阻尼值与弹簧刚度及车辆不同运行工况下的匹配。     

剪式座椅结构参数变化对其减振性能的影响分析

针对座椅结构参数对剪式座椅减振性能影响尚不明确的问题,对JF-C-01型汽车剪式座椅结构参数变化与其减振性能关系进行了研究。对座椅悬架结构特点、减振特性影响因素和座椅性能研究方法进行了归纳,提出了一种剪式座椅减振特性的分析方法;通过力学分析推导了座椅悬架的运动微分方程,得到了驾驶员-座椅悬架单自由度简化模型;采用数值仿真法分析了阻尼器倾角、弹簧位置、剪杆长度和倾角变化对座椅减振性能的影响。研究结果表明:阻尼器倾角对座椅减振性能影响明显,随着阻尼器倾角的减小,座椅在隔振区的振动衰减能力增强,但振动放大区的峰值频率和振幅均有所增加;弹簧位置、剪杆长度和倾角在座椅尺寸范围内变化时对座椅减振性能的影响很小;该模型可为剪式座椅的结构性能优化提供依据。     

驾驶员座椅悬架系统刚度调节特性研究

建立了一种含两水平布置线性弹簧的驾驶员座椅悬架系统垂向力与垂向位移特性关系的理论模型。基于此模型,分析了在悬架运动行程内,弹簧刚度对悬架垂向力-位移特性、垂向等效刚度以及振动固有频率的影响,探讨了通过对弹簧刚度的调节来实现悬架垂向等效刚度调节的可行性。研究结果表明,座椅悬架的垂向力-位移特性具有明显的非线性特性;在座椅悬架整个行程内,垂向等效刚度与振动固有频率随弹簧刚度的增大而增大,且其在悬架伸张行程内的值远大于其在压缩行程内的值;两弹簧刚度对悬架垂向等效刚度的影响程度具有很大的差别。因此,通过调节对垂向等效刚度影响较显著的弹簧刚度实现悬架垂向等效刚度改变的方法是可行的。     

附加气室容积可调空气悬架系统的决策控制

为提高车辆在不同行驶工况下的减振性能,建立1/4车辆的非线性动力学模型,提出附加气室容积可调空气悬架系统控制的优化分析及计算方法,设计刚度可调的空气弹簧及空气悬架的决策控制系统。在仿真计算的基础上,进行刚度可调空气悬架系统的台架试验,分析采用决策控制后悬架系统的动态特性。仿真及试验结果基本吻合,实现了根据车辆行驶工况,实时改变附加气室的容积,提高了车辆行驶平顺性。该研究验证了控制策略的有效性,为刚度可调空气悬架系统设计开发提供了新方法。     

连通式油气悬挂装置的设计及性能分析

目前广泛采用的车辆悬挂装置是以钢板弹簧和阻尼元件为主的被动悬挂,其刚度特性是线性的或分段线性的,阻尼特性由减振器来实现.该装置的弹性元件和阻尼元件是分离的,钢板弹簧易损坏,减振效果达不到车辆运行舒适性和稳定性的要求,同时车身高度也不可调.参考32 t全路面汽车起重机使用的悬架,设计一种集弹性元件和阻尼元件于一体的油气被动悬挂装置,阐明其结构、液压系统和非线性变刚度变阻尼特性及减振等性能特点,对其应用及国产化具有指导作用.     

整车主动悬架解耦控制

由于车辆各个车轮受路面的激励,车辆簧上质量的振动耦合了各个车轮引起的振动。为使车辆有效减振,建立了带主动悬架的整车非线性模型并利用微分几何方法对该非线性模型进行解耦。经过解耦的悬架系统簧上质量的垂向、俯仰和侧倾振动互相独立,成为独立的线性子系统,从而可以实现对其单独控制。设计了减振控制律,对解耦的悬架系统减振。仿真结果表明,簧上质量各个方向振动大幅衰减,说明该控制方法是有效的。     

带节流阻尼孔和附加气室的空气弹簧系统建模和动态特性研究

考虑空气弹簧橡胶气囊力学特性,采用摩擦模型和分数导数Kelvin-Voigt模型对橡胶气囊进行建模,描述橡胶气囊的振幅相关性和频率相关性。以带节流孔和附加气室的空气弹簧为研究对象,建立该空气弹簧的非线性模型。在空气弹簧标准工作高度(即平衡点)附近,基于一阶泰勒展开和割线法建立带节流阻尼孔和附加气室的空气弹簧系统线性模型。以某空气弹簧为例,辨识空气弹簧橡胶气囊的模型参数,试验验证了橡胶气囊模型的有效性;分析该系统的动态特性,讨论橡胶气囊力学特性对整个空气弹簧动态特性的影响。该模型的建立为进一步研究空气阻尼悬架的刚度和阻尼设计、匹配提供了理论依据和有效参考。     

工程车辆非线性橡胶悬架系统的动态仿真与试验研究

在对某工程车辆非线性橡胶悬架系统进行试验研究的基础上,建立其非线性动力学模型和Simulink动态仿真模型,采用Simulink集成的隆格库塔方法对复杂非线性动力学方程组进行求解,并进行时域的仿真分析,得到各个工况和测点下的动态响应结果与试验基本一致,验证动力学模型及Simulink仿真模型的正确性.该动态模型可用于分析和评价车辆悬架系统的减振性能,并为橡胶悬架系统的参数优化打下基础.     

登高平台消防车油气悬架系统匹配及建模

为了克服传统的弹簧悬架线性特性的缺点,在登高平台消防车上采用先进的油气悬架技术。该研究根据车辆工作要求,对悬架系统进行了参数匹配计算,为油气悬架的设计提供了理论依据。根据双缸耦连物理模型,建立了刚度特性和阻尼特性的非线性数学模型,为油气悬架的参数优化奠定了基础。合理地选择油气悬架系统的工作参数将会进一步提高车辆的平顺性。     

车用空气弹簧有限元分析方法

空气悬架系统的刚度直接影响整车性能,而悬架刚度又主要取决于空气弹簧刚度特性。由于在工作行程中橡胶气囊发生多重非线性问题,难以用传统方法预估弹簧刚度。为此,基于空气弹簧结构分析、非线性有限元理论,提出一种空气弹簧力学特性预估方法。在这方法中以Yeoh模型模拟橡胶层,rebar模型代表帘线层,缘板及活塞作为刚体,气体流动与气囊体变形耦合。为了检验该方法的有效性和可行性,以某一大客车悬架用膜式空气弹簧为应用实例,根据结构尺寸用CAD软件UG建立三维实体模型,并用Hypermesh软件划分网格,用试验测试橡胶材料的应力应变关系。将有限元模型导入非线性有限元软件abaqus中进行数值计算。计算结果表明,所提出的方法是切实可行,为汽车悬架用空气弹簧研制开发提供了一种较为经济实用的预估方法。     

油气悬架在全液压底盘上的应用与建模

为克服传统的弹簧悬架系统线性特性的缺点,在全液压底盘上采用先进的油气悬架技术。油气悬架系统具有非线性的变刚度特性和变阻尼特性,有助于提高车辆的平顺性和稳定性。根据车辆工作要求,对悬架系统进行部分参数计算,为油气悬架的设计提供理论依据。根据双缸耦连物理模型,建立刚度特性和阻尼特性的非线性数学模型,为油气悬架的参数选择和优化奠定基础。合理地选择油气悬架系统的工作参数,将会进一步提高车辆的平顺性和稳定性。     

铰接式自卸车橡胶弹簧悬架系统的动力学建模与分析

基于XAD250铰接式自卸车悬架结构拓扑关系，建立了橡胶弹簧悬架系统及整车的非线性数字化模型；在ADAMS软件中生成了等级路面后，以不同载荷和车速对样机进行了动力学仿真分析。分析结果表明：前悬架橡胶弹簧刚度的非线性特性能满足驾驶室在不同载荷下具有等支承频率，从而保证稳定的行驶平顺性要求；后悬架系统在轻载荷下较之重载荷具有较高的支承频率，这会影响到车辆的整体行驶平顺性。对后悬架橡胶弹簧刚度进行了优化，优化后橡胶弹簧的非线性刚度曲线能够使车辆保持稳定且有良好的平顺性。     

对含分数阶阻尼器非线性悬架的PID控制研究

对由分数阶磁流变阻尼器(分数阶Bingham模型)和非线性弹簧组成的汽车悬架系统进行PID控制研究,先建立其二自由度非线性悬架数学模型,再根据车辆的舒适性和平顺性要求设计PID控制器,在Matlab/simulink中建立非线性悬架的仿真模型,对PID控制器参数整定,并用Oustaloup逼近算法解算分数阶微积分因子,实现数值仿真。结果表明,该悬架与被动悬架相比,该悬架的平顺性和舒适性有明显的提高,说明在既含有分数阻尼器又含有非线性弹簧时,以PID控制器对悬架进行控制同样有效,对以后研究非线性悬架有一定的指导意义。     

带附加气室空气悬架的综合性能优化

以带附加气室的空气悬架为研究对象,基于流体力学与工程热力学,建立空气弹簧-连接管路-附加气室数学模型;考虑到空气弹簧刚度的非线性,将其以空气弹簧非线性力的形式引入到1/4车辆动力学模型中;以寻求车辆乘坐舒适性、轮胎接地性与操纵稳定性的综合性能最优为目标,对典型工况下的附加气室容积与减振器阻尼进行寻优。优化结果表明,悬架的综合性能、乘坐舒适性得到改善,轮胎接地性与操纵稳定性略有降低。台架试验与仿真结果基本吻合。