基于整车平顺性的重载油气弹簧优化设计

从矿用车平顺性角度研究油气弹簧结构的设计和优化。建立参数化油气弹簧的非线性数学模型,将其引入至整车多体动力学模型,并分析该车在随机路面上的平顺性。根据平顺性的要求与该车簧载质量大的特点,选择簧载质量质心垂直振动加速度作为目标函数。针对该非线性整车悬架优化问题,采用移动最小二乘法构造近似模型,结合遗传算法优化油气弹簧参数,提高整车平顺性。并用相同的方法优化简化半车振动模型,且将半车模型优化参数代入至整车模型进行对比分析。结果表明基于整车模型的悬架优化能获得更低的垂向加速度。     

基于RecurDyn的钢板弹簧动力学模型的建立与参数辨识

基于离散梁原理,提出一种在RecurDyn系统中建立钢板弹簧多体动力学模型的方法。通过用户自定义子程序的方式为钢板弹簧片与片之间所定义的三向力,可有效模拟弹簧片间的接触力和摩擦力,建模方法可有效兼顾钢板弹簧的刚度特性和迟滞特性。利用RecurDyn系统提供的ProcessNet二次开发工具,通过引用AForge.NET开源框架,实现了遗传优化算法与RecurDyn系统的无缝集成。基于两片模型等效模拟多片模型的思想,所开发的应用程序可以对所建立的两片钢板弹簧动力学模型的参数进行有效辨识,使得模型能够较真实地反映钢板弹簧的实际特性。通过一个实例验证了钢板弹簧动力学模型的正确性及应用程序的有效性。     

工程车辆ADAMS建模与平顺性仿真

利用动力学分析软件ADAMS,建立了钢板弹簧车辆和油气弹簧车辆的动力学模型,开展了整车在随机路面上的平顺性仿真,分析了两种悬架对车辆平顺性的影响,并通过仿真数据与试验数据的对比,验证了动力学模型的正确性.     

钢板弹簧迟滞特性建模及重载货车的动态响应分析

结合一种提出的钢板弹簧迟滞模型,建立了精确的重载货车整车模型,并讨论钢板弹簧线性化对整车动态响应的影响。基于钢板弹簧动态试验和改进的Maxwell-slip模型建立精确的动态迟滞模型,并采用1/4车辆模型分析其动态特性。运用集中参数法建立重载货车整车模型,结合实车偏频试验验证整车模型的准确性。与钢板弹簧线性化的整车模型对比,讨论模型线性化所引入的误差。结果表明,钢板弹簧的幅频特性依赖于加载幅值,随着加载幅值增大,动刚度逐渐减小;钢板弹簧的线性化忽略了刚度渐变特性及阻尼效应,致使重载货车的频率加权加速度均方根值略有偏大、悬架动扰度显著增大,而钢板弹簧输出力偏小,从而为载重货车的动态行为预测及系统设计带来了较大的误差。     

后悬架结构对铰接式自卸车平顺性影响分析

悬架结构对车辆平顺性具有重要影响,对电传动铰接式自卸车独立式摆臂平衡梁式和油气平衡后悬架结构对整车平顺性影响进行对比分析,通过平顺性评价指标对两种模型进行评价。针对油气弹簧非线性特性,运用泰勒展开将油气弹簧非线性弹性力展开成5次多项式形式。根据两种形式悬架结构特点,通过拉格朗日方程分别建立10自由度油气平衡悬架整车平顺性动力学模型和8自由度摆臂平衡梁结构整车平顺性动力学模型。采用正弦波叠加法模拟随机路面,时域内对两种动力学模型进行求解,通过平顺性评价指标对两种整车模型进行评价。分析在ISO C级路面、车速30km/h分别空载和满载两种典型工况进行两种悬架结构整车性能分析。结果可知:两种悬架结构整车满载工况平顺性要优于空载;两种模型平顺性在满足8小时"疲劳—降低工效"时间要求上,需要进一步对其结构进行改善和优化;相比而言油气平衡悬架模型平顺性优于摆臂平衡梁。     

基于ADAMS钢板弹簧多体动力学模型的参数辨识

应用离散梁原理在ADAMS中建立钢板弹簧的动力学模型。为适用于整车仿真,建立两片的钢板弹簧模型代替原有的多片模型。运用ADAMS中的试验设计模块ADAMS/Insight分析Beam梁参数,辨识影响刚度特性的主要参数,并以分析得到的参数作为设计变量,在ADAMS中进行优化,使其满足设计刚度。在满足刚度设计要求的前提下,对钢板弹簧的迟滞效应进行模拟。使用ANSYS建立钢板弹簧的有限元模型,模型考虑簧片间的摩擦,仿真得出了钢板弹簧在加载与卸载过程中的位移曲线,为钢板弹簧动力学模型的迟滞模拟提供了目标曲线。研究表明,经参数辨识后得到的钢板弹簧模型能准确反映其动力学性能,适用于整车仿真。     

某钢板弹簧结构优化设计

钢板弹簧对于汽车的行驶平顺性、舒适性具有重要的作用。针对某汽车的特殊工作需求,开展了其后钢板弹簧结构的优化设计。首先基于有限元分析法,考虑相关参数,建立了后板簧的计算模型;其次对该模型进行了动力学强度分析,得到了板簧应力特征及其在特殊要求工况下薄弱环节;然后提出优化方案,以最大应力最小化为优化目标,对板簧进行结构优化,并对优化后的板簧进行动力学强度分析,对比说明优化方案的可行性及优点。研究结果表明:优化后的板簧结构满足材料许用应力要求,并且板簧总厚度改变不大,整车姿态不变。优化设计后的板簧试制并装车,进行耐久性考核试验,取得了满意的效果。     

基于ADAMS的货车悬架参数多目标性能优化

以多体动力学理论为基础,利用机械动力学分析软件ADAMS建立某轻型货车的整车虚拟样机模型,研究悬架系统对乘员舒适性及车辆对道路破坏程度的影响.对行驶平顺性和道路友好性各自的评价指标进行了数值计算,分析了行驶车速、悬架弹簧刚度和减振器阻尼对车辆平顺性和道路友好性的影响, 最后得到了优化的悬架参数.通过比较优化前、后车辆对道路的动载荷,提出了对车辆悬架设计与使用方面的有益建议.     

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。     

汽车平顺性线性时域模拟及软件开发

建立了汽车整车振动系统的八个自由度线性模型,在四轮相关随机路面激励的条件下,采用数值计算方法对整车振动进行了时域模拟和傅立叶谱分析,并通过试验验证了模拟方法准确性。进而本文对整个模拟过程进行了VisualC 可视化编程,编写的AVAS软件可实现平顺性的分析、预测和参数优化,可作为汽车平顺性设计的辅助工具。     

悬架参数多目标性能优化

以多体动力学理论为基础,利用机械动力学分析软件ADAMS建立某轿车的整车虚拟样机模型。研究悬架系统对乘员舒适性及车辆对道路破坏程度的影响规律。根据行驶平顺性和道路友好性各自评价指标进行了数值计算,分析了行驶车速、悬架弹簧刚度和减振器阻尼对车辆平顺性和道路友好性的影响,最后得到了优化的悬架参数。通过比较优化前后的车辆对道路的动载荷,提出了对车辆悬架设计与使用方面的有益建议。     

基于神经网络的车辆空气悬架系统阻尼优化

在研究膜式空气弹簧结构参数和受力状况关系的基础上,建立了空气悬架车辆的柔性双质量振动模型,并对模型进行了仿真计算和分析.采用径向基函数神经网络,对空气悬架系统阻尼进行了不同负载工况下的多级优化.结果表明,空气悬架系统阻尼最优值随着载荷的减少而降低,优化阻尼后的车辆,在保证悬架行程的情况下,同时提高了平顺性和轮胎接地性能.     

基于MATLAB的商用车平顺性优化与分析

为解决传统商用车平顺性优化三要素之间隐性表达式给优化带来不便的问题、分析乘员舒适性与货物安全性对悬架参数改变的响应,提出半显性优化方法。以驾驶室振动和货箱振动加速度加权均方根值为改进目标函数、悬架动行程和车轮动载荷为约束条件,调用振动仿真模型获得目标函数评价,运用均匀设计法得出约束条件与优化变量之间的关系。应用遗传算法实现商用车平顺性优化,获取最优参数匹配,并根据驾驶室与货箱振动时域图与功率谱密度图进行对比分析。结果表明:优化后整车平顺性有明显改善,优化方法可行;货物安全性改变较乘员舒适性改变将近两倍,优化时考虑货箱振动十分必要。     

A design tool to evaluate the vehicle ride comfort characteristics: modeling, physical testing, and analysis

A greater need to enhance comfort characteristics during vehicle design process has recently forced the manufacturers to develop simulation-based approaches. In this study, a simulation-based model of a full-car suspension system is proposed to predict the ride comfort. A simulation model was created for calculating ride comfort effectively. This simulation uses seat-back, seat-surface, and feet acceleration values collected from four different road vehicles which were run on six different roads. Parameters which effect ride comfort were also investigated. Using these parameters, a simulation-based model of a full-car suspension system including engine and seat is created for predicting the ride comfort. The correlation between the results of physical tests and the simulation is very promising. It was found that the effect of an engine has a substantial influence on the ride comfort. To find the optimum values of each parameter, an optimization process was executed properly and added in the model. Using this model, the best ride comfort values were computed without the need of physical prototypes. The developed algorithm can be very helpful as an assistant tool for engineers during vehicle design and manufacturing process.     

基于刚柔耦合模型的电动轮自卸车平顺性分析与优化

为了分析和优化自卸车的平顺性,在国内某矿山上对某国产大型电动轮自卸车进行了平顺性试验,得到了其甲板、座椅等位置的振动加速度并进行了分析,结果表明,其行驶平顺性较差,应当对其进行优化。为了提高平顺性分析动力学模型的精确性,建立了包含柔性化车架的整车刚柔耦合多体动力学模型,并通过试验数据对模型进行了验证,结果表明,所建立的模型精度比纯刚体动力学模型提高了11.5%。针对非线性油气悬架的特点,以油气悬架结构参数为设计变量,以平顺性综合评价值为目标函数,建立了平顺性优化近似模型,采用Pointer算法对其平顺性进行了优化,结果表明,优化后自卸车的平顺性提高了27%。     

空气悬架SIMPACK与MATLAB联合仿真研究

利用虚拟样机技术建立了基于多体动力学软件SIMPACK的空气悬架客车模型,并基于神经元自适应控制理论在MATLAB中设计了神经元自适应控制器。通过SIMPACK中的路面编辑器建立了脉冲输入以及随机输入两种路面模型,进行了SIMPACK动力学模型与MATLAB控制策略的联合仿真研究。仿真结果表明,由车辆虚拟样机模型和神经元自适应控制策略组成的空气悬架系统,相比于被动悬架系统,有效降低了车身垂直振动加速度响应,抑制了车身姿态变化,改善了客车的行驶平顺性和乘坐舒适性。     

基于模糊PID算法的汽车半主动悬架振动控制

选择了某微型汽车悬架的磁流变减震器为研究对象,运用汽车动力学理论建立了1/4汽车半主动悬架控制系统动力学模型,基于模糊PID控制算法设计了模糊PID控制器.车辆在不同路面输入谱和不同行驶速度下,以悬架的簧载质量加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷3个基本参数来表征磁流变半主动悬架系统的振动特性,运用Matlab/Simulink软件对该悬架系统进行仿真研究,仿真结果表明,当汽车在不同等级的路面上行驶时,随着车速的提高,采用模糊PID控制半主动悬架汽车的簧载质量加速度和悬架动挠度的幅值相对于被动悬架均明显减小,表现出了良好的控制效果.轮胎动载荷与被动悬架的幅度大体相当,偶尔还比被动悬架幅值高,但综合来看,模糊PID控制器能更好地减小汽车振动,进一步提高汽车的乘坐舒适性.结果同时也说明了模糊PID控制具有很好的鲁棒性.采用磁流变减振器的半主动悬架系统有效地改善了汽车乘坐舒适性和操纵稳定性.     

装有液压互联悬架的某型SUV车辆动力学分析及路试验证

提出一种新型油气互联悬架,用于替代传统车辆所使用的稳定杆,在基本不影响车辆其他性能的前提下有助于提高抗侧翻性能。为研究该悬架对某型SUV车辆操纵稳定性的影响,搭建了基于CarSim/Simulink/AMESim的联合仿真平台,建立了液压互联悬架的整车机液耦合的多体动力学模型。仿真结果表明,装有液压互联悬架的整车在操纵稳定性评价中得分较高。为了验证该仿真平台的正确性和进一步研究该油气互联悬架对车辆性能的影响,基于某型SUV车辆开发了整套油气互联悬架样车,并进行了路试。实验结果与仿真结果吻合较好,从而验证了仿真平台的正确性,为后续该类悬架的设计和优化提供一种新的计算机仿真方法。实验和仿真结果表明,在不影响车辆舒适性的前提下,液压互联悬架能提供较大的侧倾刚度,增强高速转弯时车辆的安全性,提高车辆的操纵稳定性。     

轮履复合救援机器人的乘适性分析与优化

研究了一种新型轮履复合式救援机器人,它可通过轮履结构的转换在灾难现场等复杂环境中高效地解救和运送伤员。出于对解救伤员在运送过程中安全性、舒适性的考虑,对救援机器人以轮式状态运送伤员的过程进行了振动分析,并利用ADAMS建立救援机器人轮式结构的动力学模型,对其在实际路况的运行进行了仿真分析。考虑人体不同部位不同方向具有不同的频率加权,利用MATLAB设计相应滤波器对仿真所得振动曲线进行处理以计算救援机器人的乘适性。以获取更好的乘适性为目标,通过MATLAB优化工具箱对救援机器人悬架参数进行了优化设计,并进一步验证了优化结果的合理性。