车辆电液馈能型互联悬架特性分析

为了提高馈能悬架的能量回收效果及动力学性能,提出了一种车辆电液馈能型互联悬架结构。根据流量/压降之间的关系,建立了整车7自由度与电液馈能型互联悬架的耦合数学模型,通过正弦激励对车辆电液馈能型互联悬架进行阻尼特性和馈能特性仿真。以四轮随机路面为输入,分析悬架对车辆的平顺性、行驶稳定性的影响。结果表明：阻尼力、馈能功率与激励频率、幅值成正比,馈能功率波动与之成反比,馈能效率随幅值、频率增大而先增大后减小;随机路面下,与被动悬架相比,电液馈能型互联悬架的俯仰模式、侧倾模式均可以改善动力学性能的同时实现振动能量的回收。     

气体介质馈能主动悬架滑模控制研究

以高压气体为俘能和传力介质,针对卡车设计一种新的馈能主动双作用悬架系统。该悬架系统传动机构选用螺母安装方式为偏心式的滚珠丝杠机构,气缸作为作动器。首先,以伯努利方程为基础,得到气缸等效弹簧刚度和阻尼力表征的统一方程,建立悬架数学模型并进行了动力学仿真分析;其次,采用滑模控制算法,进行了主动悬架滑模控制器的设计,并在Matlab/Simulink环境中进行建模仿真,将主动悬架和被动悬架的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移3个指标作了比较分析;仿真结果表明:在相同的路面输入下,气体介质馈能主动悬架对改善汽车行驶平顺性和提高乘坐舒适性有较好的效果。     

馈能式磁流变半主动悬架协调控制研究

为了优化车辆悬架的减振控制及振动能量回收,提出了一种基于协调控制的馈能式磁流变半主动悬架。建立了1/4车二自由度悬架力学模型、磁流变减振器数学模型和馈能模型,利用MATLAB/Simulink软件对馈能特性进行了仿真分析,并进行了参数敏感性分析。分析了减振器实现自供能的条件及结构参数的影响,设计并分析了多模式协调控制下的悬架动力学特性和馈能特性。结果表明,该减振器馈能结构参数对自供能影响较大;协调控制器能够有效协调悬架系统减振与馈能关系,降低能耗,阻尼力可控性好,能够衰减车辆振动,馈能特性效果良好,验证了该结构的可行性。     

馈能磁流变半主动悬架模糊滑模控制

为优化悬架减振性能和馈能性能,提出了一种馈能磁流变减振器结构,并设计了相应的半主动悬架模糊滑模控制策略。建立了磁流变减振器力学模型和馈能模型,以及相应的二自由度半主动悬架系统数学模型。针对半主动悬架系统的不确定性,基于混合天地棚阻尼控制系统,设计了滑模变结构控制器。使用饱和函数缓解系统抖振,并运用模糊控制优化滑模控制器。用谐波叠加法生成路面激励输入,分别对被动悬架、基于混合天地棚阻尼控制的半主动悬架以及基于模糊滑模控制的半主动悬架进行对比仿真。结果表明：基于模糊滑模控制的半主动悬架减振性能更好,能耗更小,且有良好的馈能性能,验证了馈能磁流变减振器结构的可行性和模糊滑模控制策略的有效性。     

馈能悬架的设计与仿真分析

为了提高汽车的能量利用率,回收悬架消耗的能量,设计了一种基于法拉第电磁感应定律的二自由度磁力能量回收系统,并建立了能量收集系统的数学模型与能量回收模型.利用MATLAB/Simulink对能量采集系统在不同幅值激励下的能量回收特性进行了仿真分析.结果表明:馈能悬架的输出电压与路面激励的幅值呈正相关,在5mm、5Hz的正...     

新型馈能型悬架及其工作原理

为回收汽车悬架间被减振器消耗的振动能量,提出一种集减振与回收振动能量功能于一体的新型馈能型悬架,并研究该新型馈能型悬架的工作原理。首先对馈能型悬架的关键部件——馈能装置的力学特性进行理论分析与试验测定。通过解析馈能装置作用在簧载质量上的馈能阻尼力得知：馈能装置的力学特性由其结构确定的粘性阻尼参数和类似库伦阻尼参数体现。进而建立馈能型悬架的动力学模型,并在汽车以72 km/h的速度行驶于C级路面的随机输入条件下对其进行数值仿真。仿真结果显示：馈能型悬架吸收发动机的平均功率略小于被动悬架,但有高达84%的吸收功率被馈能装置回收;馈能型悬架的使用性能也明显优于被动悬架,说明使用馈能型悬架来改善汽车的行驶平顺性和燃油经济性在理论上是可行的。     

半主动悬架馈能器设计及其馈能特性研究

提出了一种直线电机与可调阻尼减振器集成的车辆悬架振动能量回收方案,设计了可以将振动能量转化为电能的半主动悬架馈能器(SASR),基于圆柱坐标系对SASR用筒式永磁直线电机进行了解析分析,并与基于Ansoft的有限元结果进行对比,解析结果与有限元仿真结果吻合,验证了解析计算方法的正确性。在此基础上,探讨了电机工作速度和永磁体长度对SASR馈能特性的影响,确定了使SASR馈能性能达到最优的永磁体长度。最后,分析了SASR在随机路面激励下的馈能效果,验证了回收悬架振动能量的可行性。     

馈能悬架并联机构动力学分析

针对传统馈能悬架机械效率低、机构复杂等特点,设计一种简单且高效的少自由度并联机构馈能悬架系统。该系统可以将汽车悬架的垂直运动转化为机构的旋转运动,并带动电机发电。以少自由度并联机构为研究对象,首先采用旋量理论分析该机构实现空间一转一移运动的机构学原理,建立雅克比矩阵,对该机构的正逆位置进行分析,并定义支载力评价指标。然后利用拉格朗日法建立该馈能系统的动力学模型,应用数值方法对该机构的可行性进行分析,最后利用ADAMS对该机构进行运动学和动力学进行仿真分析。数值计算与仿真结果的误差不超过3%,验证了该算法和所建模型的正确性,也为该机构应用到车辆馈能悬架提供了参考。     

馈能式悬架能量回收潜力试验研究

被动悬架通过减振器将车辆振动能量转化为热能散发到空气中以达到车辆减振的目的,而馈能式悬架正是要将这一部分能量回收利用,因此减振器耗散能量的估算对预测馈能式悬架的能量回收潜力具有重要意义。通过建立二自由度悬架模型对悬架动位移、动速度以及可回收能量进行了仿真计算,并通过实车道路试验验证了仿真模型及计算方法的正确性,同时对影响可回收能量大小的各个因素进行了分析,明确了轮胎刚度、路面等级、车速是影响可回收能量的关键因素。通过对可回收能量数值的分析得出,馈能式悬架更适合应用在重载车辆之上,并且可回收能量数量十分可观。     

广义执行器馈能主动悬架研究

为实现车辆悬架的主动控制以及悬架振动能量的回收,提出一种基于广义执行器的馈能主动悬架.研究电磁式、液电式、气压式三种常见馈能主动悬架的特点,忽略馈能主动悬架模型的物理意义,从数学角度对广义执行器的广义功/能以及广义力进行分析,建立统一的简洁的数学模型.结合LQR和遗传算法(GA)设计控制器,实现振动能量回收,改善车辆平...     

馈能型磁流变减振器的设计与仿真研究

针对磁流变减振器需要外部供电限制其应用范围的问题,基于磁流变减振器的工作特点和振动能收集方法的探讨,提出了一种馈能型(自主供电)磁流变减振器。根据该馈能型磁流变减振器的功能模块分析,研究了集成馈能装置的磁流变减振器的设计方法并确定了其结构参数,并设计了与馈能装置相匹配的电能管理电路。特别地,在频率1 Hz~3 Hz、振幅10 mm振动条件下,利用有限元软件Ansoft对馈能装置进行了输出电能仿真,然后进一步仿真分析了其输出电能使磁流变减振器产生阻尼力的大小。仿真结果表明,该馈能型磁流变减振器产生阻尼力变化范围为1 072 N~2 028 N,说明在低频、小振幅振动条件下,该馈能型磁流变减振器可以在无需外部供电的情况下改变自身阻尼特性。     

液压再生制动系统的能量回收效率研究

针对纯电动汽车续驶里程低、电池充电难等问题,对纯电动汽车的再生制动系统进行了研究,通过比较多种液压制动能量回收方案与储能方式,提出了定压源飞轮液压再生制动系统。为提高所提出的再生制动系统的能量回收效率,以泵/马达和蓄能器工作参数作为变量进行了试验研究和基于AMESim软件的仿真研究,通过仿真分析和试验研究对比,找出了最佳的参数匹配。研究结果表明,该再生制动系统的能量回收效率随着蓄能器容积的大小不同和液压泵/马达的排量不同而改变,泵/马达排量越大回收的能量越多,但是随着排量的增加泵/马达上的阻力也增加了,高于一定值后能量回收效率会下降;蓄能器容积越大,可回收的能量越多。对该系统的研究值得借鉴,可为合理匹配电动汽车液压再生制动系统参数提供依据。     

Designing hydro-magneto-electric regenerative shock absorber for vehicle suspension considering conventional-viscous shock absorber performance

Journal of Mechanical Science and Technology - The performance of a regenerative shock absorber is not only determined by the amount of the regenerated energy (electricity), but also determined by...     

车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究

为进一步提高车辆行驶过程中的平顺性,提出了一种半主动空气悬架模糊滑模控制策略.对空气悬架系统所用的磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)进行力学性能试验,利用遗传算法对磁流变阻尼器的改进双曲正切模型进行参数辨识.对空气弹簧建立刚度模型,基于改进双曲正切模型,建立1/4车辆磁流变半主动空气悬架系统模型.针对空气悬架系统的不确定性,建立基于模糊控制的滑模变结构控制策略;通过调整滑模控制的边界层,有效地抑制抖振对控制精度的影响,从而确保了系统的稳定性.以随机路面激励作为输入,分别对被动空气悬架、基于模糊PID控制和基于模糊滑模控制的半主动空气悬架进行仿真分析,结果表明基于模糊滑模控制的半主动空气悬架具有更好的减振性能和乘坐舒适性.     

某样车前悬特性分析及优化方法研究

利用ADAMS/CAR软件对某样车麦弗逊前悬架建立仿真模型,并对车轮定位参数和车轮跳动量进行仿真。通过对仿真结果和样车悬架同工况K&C台架试验数据进行比较,验证了所建模型的准确性。同时,应用ADAMS/insight软件对该悬架部分硬点坐标进行敏感度分析以及回归分析,并对模型进行硬点优化求解。对比优化前后的仿真结果可知,优化后车轮外倾角、车轮前束角变化量更小,主销内倾角、主销后倾角略有变化,有利于整车操纵稳定性,验证了该优化方法的可行性。     

复合式电磁馈能悬架阻尼器的设计与测试

车辆的节能低碳技术是当今的研究热点,针对悬架系统耗散功率大等实际问题,提出了一种基于Halbach永磁阵列的复合式电磁馈能悬架阻尼器,将电涡流发生结构与电磁式能量采集装置结合起来,研究了馈能阻尼性能与电涡流阻尼器的相互关系。建立了电磁式能量采集装置的等效磁路模型,定义了两组永磁体之间位错率,研究位错率对复合阻尼器的输出电性能和电涡流结构涡流损耗的影响。最后制作样机并搭建阻尼测试平台,样机的阻尼系数调节范围约为500～1 270 N·s/m,在位错率γ=1的条件下达到约1.7 W(频率f=5 Hz、振幅Y=6 mm的简谐振动激励)的最大能量采集功率,最大比质量阻尼系数可以达到1 427.0 s~(-1)。该复合式电磁馈能悬架阻尼器为以后的悬架能量回收及电磁阻尼器设计等方面的研究提供了一种新的思路。     

车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究

为进一步提高车辆行驶过程中的平顺性,提出了一种半主动空气悬架模糊滑模控制策略.对空气悬架系统所用的磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)进行力学性能试验,利用遗传算法对磁流变阻尼器的改进双曲正切模型进行参数辨识.对空气弹簧建立刚度模型,基于改进双曲正切模型,建立1/4车辆磁流变半主动空气悬架系统模型.针对空气悬架系统的不确定性,建立基于模糊控制的滑模变结构控制策略;通过调整滑模控制的边界层,有效地抑制抖振对控制精度的影响,从而确保了系统的稳定性.以随机路面激励作为输入,分别对被动空气悬架、基于模糊PID控制和基于模糊滑模控制的半主动空气悬架进行仿真分析,结果表明基于模糊滑模控制的半主动空气悬架具有更好的减振性能和乘坐舒适性.     

车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究

为进一步提高车辆行驶过程中的平顺性,提出了一种半主动空气悬架模糊滑模控制策略.对空气悬架系统所用的磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)进行力学性能试验,利用遗传算法对磁流变阻尼器的改进双曲正切模型进行参数辨识.对空气弹簧建立刚度模型,基于改进双曲正切模型,建立1/4车辆磁流变半主动空气悬架系统模型.针对空气悬架系统的不确定性,建立基于模糊控制的滑模变结构控制策略;通过调整滑模控制的边界层,有效地抑制抖振对控制精度的影响,从而确保了系统的稳定性.以随机路面激励作为输入,分别对被动空气悬架、基于模糊PID控制和基于模糊滑模控制的半主动空气悬架进行仿真分析,结果表明基于模糊滑模控制的半主动空气悬架具有更好的减振性能和乘坐舒适性.     

车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究

为进一步提高车辆行驶过程中的平顺性,提出了一种半主动空气悬架模糊滑模控制策略.对空气悬架系统所用的磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)进行力学性能试验,利用遗传算法对磁流变阻尼器的改进双曲正切模型进行参数辨识.对空气弹簧建立刚度模型,基于改进双曲正切模型,建立1/4车辆磁流变半主动空气悬架系统模型.针对空气悬架系统的不确定性,建立基于模糊控制的滑模变结构控制策略;通过调整滑模控制的边界层,有效地抑制抖振对控制精度的影响,从而确保了系统的稳定性.以随机路面激励作为输入,分别对被动空气悬架、基于模糊PID控制和基于模糊滑模控制的半主动空气悬架进行仿真分析,结果表明基于模糊滑模控制的半主动空气悬架具有更好的减振性能和乘坐舒适性.     

Analysis and experiment on structure parameters for an energy reclaiming suspension

An energy reclaiming suspension is proposed to reclaim vibration energy in the suspension. To study its riding performance and reclaiming energy performance, a hydraulic energy reclaiming device prototype is produced and its mechanical behavior is analyzed and tested according to the hydraulic theory. Theoretical analysis shows that mechanical behavior of the energy reclaiming device is embodied by a viscidity damping parameter and an analogous coulomb damping parameter determined by its structure; their expressions are obtained. Experimental investigation shows that theoretical predictions agree with test results.