面向整车平顺性的商用车平衡悬架结构分析与优化设计研究

为研究平衡悬架板簧与车桥连接方式对整车平顺性的影响,以国产某重型商用车为研究对象,分别建立滑板座及橡胶墩连接方式下整车刚柔耦合动力学模型并进行平顺性仿真对比,数据揭示橡胶墩连接方式下整车平顺性优于滑板座状态但仍有改善空间.建立以中桥振动传递路径下多测点三向平顺性为目标函数、橡胶墩平动及旋转刚度系数为优化变量及平衡悬架动行程为约束条件的数学模型.应用多软件耦合计算方法将动力学模型、多岛遗传算法、优化变量、目标函数及约束条件集成于多学科优化平台以开展橡胶墩刚度优化.对比优化前后橡胶墩刚度参数下整车平顺性响应,结果表明:橡胶墩刚度参数优化后整车平顺性较优化前提升约9％且主要源于中高频振动降低.     

应用MATLAB对汽车悬架参数进行优化设计

在建立四自由度汽车悬架振动模型的基础上,应用Simulink动态仿真技术对悬架系统进行了动态仿真.得出了悬架系统在路面随机激励下的各种振动响应以及悬架参数对振动响应的影响因素.把各种振动响府作为优化目标函数,应用多目标数学规划理论、Matlab优化工具箱对悬架系统参数进行优化计算,得到优化结果.对不同工况的仿真分析,优化后汽车车身振动加速度得到明显的抑制,同时悬架动行程也得到较好的控制,汽车的行驶平顺性得到明显改善.     

汽车悬架优化过程的Pareto最优解

针对悬架优化过程目标函数相互冲突的问题,建立了四自由度半车模型,并施加随机路面激励,在此基础上研究了悬架多目标优化(MOP)。采用Matlab软件m文件与Simulink相结合的方法对悬架刚度、阻尼参数进行了数值模拟,分析了刚度或阻尼变化时悬架动行程与车身加速度之间的变化关系,并提出了一种通过数值模拟求解两目标函数优化下Pareto最优解的方法。研究结果表明,该方法可以有效地获得悬架动行程及车身加速度两目标函数下的优化解。     

基于MATLAB的菱形客车平顺性研究

建立了菱形客车十一自由度整车模型,分析各设计因素对整车平顺性的影响,并以随机路面下各个乘员的垂直加速度为优化目标,各个悬架的动行程和各个车轮的相对动载为约束条件,运用遗传算法NSGA-Ⅱ对悬架参数进行优化设计。优化后菱形客车平顺性得到了提高,以此时的悬架参数为基础分析了菱形客车在脉冲路面下平顺性的变化规律。     

轮毂电机驱动汽车主动悬架模型预测控制器设计

针对轮毂电机电动车辆的动力吸振器悬架结构，提出了一种基于模型预测控制(MPC)的主动悬架控制策略。建立了一个具有动力吸振器模型的车辆单轮模型。以乘坐舒适性为主要控制目标，以电机执行器、悬架行程结构空间、保证轮胎附着为约束，设计了一个主动悬架MPC控制器。针对部分采样时刻由约束条件引起的控制器失效带来的车身加速度突变问题，又将悬架动行程引入目标函数以优化控制器。研究结果表明，引入悬架动行程的模型预测控制可在满足其他约束前提下，较好地解决控制器失效问题，并显著提升悬架总体性能。     

基于粒子群算法的越野车悬架参数优化

针对基于平顺性的悬架参数优化问题,建立了越野车后悬架系统参数优化的数学模型,包括优化变量、目标函数和约束条件,设计和应用了三种改进的粒子群算法,线性时变惯性权重粒子群算法、随机惯性权重粒子群算法和时变加速因子粒子群算法,来对车辆悬架平顺性进行优化,并与遗传算法对比。仿真结果表明,时变加速因子粒子群算法在收敛速度和收敛精度上都明显高于其他算法,优化后的车辆平顺性大大提高。     

具有双端质量的轻轨车辆悬架的振动响应性能设计

悬架是影响轻轨车辆行驶安全性和乘坐舒适性的重要组成部件。通过对传统轻轨车辆悬架进行分析,给出了以乘坐舒适性(车身垂直振动加速度)为目标函数的轻轨车辆悬架的振动响应性能指标。为了进一步提升悬架的振动响应性能,提出一种集成新型双端质量元件的轻轨车辆悬架结构。建立这种新型悬架的力学模型,采用状态空间模型方法,对新型轻轨悬架参数进行优化设计。结果表明,在最优参数条件下,应用双端质量的新型悬架在算例中其性能比传统轻轨车辆悬架提升了0.696%¹.942%。     

摆盘发动机动力平衡的优化设计

在对摆盘发动机进行动力学分析的基础上,通过确定设计变量、选择目标函数,给出约束条件,建立动力优化的数学模型.并以某一型号摆盘发动机为例,分别给出限定振动力和限定振动力矩两种约束条件下不同的目标函数,并用二次规划法对摆盘发动机动平衡进行优化,最后比较两种目标函数下的优化结果.结果表明,在保证下降百分比一定的情况下,利用限定振动力矩这一约束条件所得到的优化结果要好于限定振动力所得到的结果,从而更有利于控制发动机机架的振动和降低噪声.     

被动悬架系统的多目标模糊优化设计

以汽车座椅和悬架系统的阻尼与刚度作为设计变量，详细分析了车辆的乘坐舒适性指标和对路面的损坏性指标，以座椅加速度均方根值和轮胎相对动载荷均方根值作为目标函数，建立被动悬架参数的两目标优化设计模型。应用模糊理论辛立多目标评价函数，对实际算例进行了两目标模糊优化设计，计算结果显示了该方法的有效性。     

某型轿车悬架参数的多目标优化设计

为了解决某型轿车的悬架参数匹配,利用ADAMS中的路面发生器和Matlab程序生成四轮相关的B级随机路面,与标准路面谱吻合较好。在此路面的激励下,对该型轿车的七自由度ADAMS模型进行了仿真分析与评价。验证了系统动态响应的功率谱峰值频率与其固有频率的对应关系,探究了悬架参数对加权加速度均方根、悬架动行程和轮胎动载荷的影响趋势。采用统一目标函数法对车辆悬架参数进行了多目标优化,优化结果表明:轮胎动载荷不增大的同时,舒适性有所提高。     

车辆悬架阻尼的神经网络优化设计与试验研究

建立了整车八自由度模型,提出了一种车辆悬架阻尼的神经网络优化设计方法。以某汽车为例,采用径向基函数神经网络对后悬架的阻尼进行了优化。在可调减振器的设计基础上,分别对车辆阻尼优化前后进行了试验,分析了车身与驾驶员座椅处的振动特性,计算与试验基本吻合。结果表明,阻尼优化后的车辆平顺性得到明显改善,为半主动悬架及控制系统的进一步研究奠定了基础。     

农用三轮摩托车平顺性仿真及优化设计研究

利用Adams/View建立三轮车的多刚体动力学模型,并在其中添加驾驶员模型,通过驾驶员控制方向把的转角对跑偏现象进行实时的反馈和调节,从而精确模拟实际车辆在道路上的行驶情况。然后对车辆的平顺性能进行仿真分析,得其振动的加速度,参考汽车的平顺性评价指标,对其平顺性进行评价。在此基础上,以驾驶员座椅垂向加速度均方根值作为目标函数,对三轮车的行驶平顺性进行优化设计,得到前后减振器的刚度、阻尼的最优值,使其乘坐舒适性得到大幅度提高。     

基于遗传算法的厢式货车平顺性优化

在RecurDyn中建立某厢式货车的整车多体动力学模型。基于离散梁法,建立整车模型中的钢板弹簧动力学模型,在板簧模型中,采用用户自定义子程序的方法为弹簧片间定义的三向力,可有效模拟簧片间的接触力和摩擦力,应用基于元模型的优化方法,对钢板弹簧模型的参数进行辨识;基于AR模型开发的路面不平度重构程序,可生成能够被RecurDyn调用的路面文件;进行该厢式货车整车平顺性试验,仿真和实车试验结果验证了所建整车模型的正确性;采用试验设计方法分析了悬架参数及驾驶室悬置参数对平顺性的影响,为平顺性优化时变量范围的选取提供了依据;提出一种采用批处理方式,通过ProcessNet集成AForge.Genetic组件实现遗传算法进行整车平顺性优化的方法,优化后驾驶员脚部地板处总加权加速度均方根值下降了9.35%,提高了厢式货车的平顺性能。     

重型牵引车驾驶室悬置与悬架参数的集成优化设计

针对汽车多变量集成优化平顺性和操纵稳定性的问题,以某重型车为研究对象,建立了带有驾驶室悬置和空气悬架的整车模型。以驾驶室悬置参数和悬架参数为变量,建立了多目标协同优化模型。利用理想参数修改法确定了6个最佳优化参数,运用响应面方法拟合出4个回归模型,并进行加权,得到优化目标的最优解和权重因子大小。与仅选择悬架参数进行优化设计的结果对比,集成优化后的驾驶室悬置与悬架参数更理想,平顺性和操纵稳定性改善较明显。     

Ride comfort evaluation and suspension design using axiomatic design

This study presents a theoretical formulation based on the axiomatic design (AD) approach to suspension systems for improving both ride comfort and static design factors (SDFs) of passenger vehicles. This approach was adapted to the kinematic design of suspension systems to create a decoupled or less coupled relationship between the functional requirements (FRs) and design parameters (DPs). SDFs related to wheel alignment and ride comfort are selected for FRs and suspension hardpoint positions are chosen for common DPs. A flexible commercial vehicle body model is used to mathematically express SDFs by defining the performance index and analyzing the dynamic characteristics for ride comfort evaluation. The sensitivity matrices are defined between the FRs and DPs. The SDF design sequences are proposed by using these matrices with the vehicle model. This study improves both ride comfort and SDFs by properly designing the kinematic DPs.     

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.     

Damping collaborative optimization of five-suspensions for driver-seat-cab coupled system

Both the seat and cab system of truck play a vital role in ride comfort. The damping matching methods of the two systems are studied separately at present. However, the driver, seat, and cab system are one inseparable whole. In order to further improve ride comfort, the seat suspension is regarded as the fifth suspension of the cab, a new idea of“Five-suspensions”is proposed. Based on this idea, a 4 degree-of-freedom driver-seat-cab coupled system model is presented. Using the tested cab suspensions excitations as inputs and seat acceleration response as compared output, the simulation model is built. Taking optimal ride comfort as target, a new method of damping collaborative optimization for Five-suspensions is proposed. With a practical example of seat and cab system, the damping parameters are optimized and validated by simulation and bench test. The results show the seat vertical frequency-weighted RMS acceleration values tested for the un-optimized and optimized Five-suspensions are 0.50 m/s2 and 0.39 m/s2, respectively, with a decrease by 22.0%, which proves the model and method proposed are correct and reliable. The idea of “Five-suspensions” and the method proposed provide a reference for achieving global optimal damping matching of seat suspension and cab suspensions.     

汽车乘员舱安全性与舒适性多学科设计优化

概念设计阶段汽车乘员舱的安全性和舒适性设计是关键任务,两者具有耦合效应,将多学科设计优化运用到乘员舱的设计中实现两个学科的并行设计。针对某款车的乘员舱布置,在该车100%正面碰撞试验基础上,通过乘员损伤分析软件建立该车的正面碰撞乘员约束系统模型并对模型进行验证用于评估其安全性;同时也基于关节强度的概念建立乘员舒适性模型。将多学科设计优化运用到乘员舱的设计中,避免了传统设计方法对安全性和舒适性的单独优化,实现了两个学科的并行设计,缩短了开发周期,最大化了乘员舱的整体性能。为提高计算效率,通过试验设计构建乘员约束系统的Kriging近似模型用于代替仿真模型。结果表明,该方法在较好地满足乘员安全性的同时提高了乘员的乘坐舒适性,在乘员舱布置方面具有较强的工程实用性。     

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。