基于ADAMS客车空气悬架振动特性仿真研究

通过试验获取了1T15M-2膜式空气弹簧在不同初始气压下的刚度特性曲线,以空气弹簧的刚度特性曲线为基础,在ADAMS环境下建立了1/4客车空气悬架的多体动力学仿真模型,仿真研究了激振频率与振幅、簧载质量对空气悬架振动特性的影响.仿真结果表明:在保持车身高度不变的前提下,簧载质量的变化对空气悬架固有频率影响不大;在低于共振区范围内,簧载质量的变化对车身加速度的影响不大,但当激振频率高于共振区后,车身加速度随簧载质量的增大而减小,激励振幅的增大对空气悬架位移传递率影响不大,车身加速度随激励振幅的增大而线性增大.     

基于MBS的剪式座椅静态和动态特性仿真研究

用多体系统动力学分析软件ProMECHANICA/Motion建立了剪式座椅的动力学仿真模型。以HY-Z04型剪式座椅为例,仿真研究了座椅悬架系统的静刚度特性、振动传递特性—位移传递率η、以及座椅上的等效簧载质量m对位移传递率η的影响。仿真结果表明:在微幅振动条件下,所研究的剪式座椅振动系统表现为线性系统;随着m的增加,振动系统在振动放大区的位移传递率η增大,在隔振区减小;m对η的影响程度随座椅悬架系统中减振器阻尼的增大而减弱。     

拖拉机前桥油气悬架系统振动响应特性试验研究

以常发CF700型拖拉机为研究对象,对拖拉机前桥油气悬架进行了研究。建立前桥悬架拖拉机3自由度振动模型,运用MATLAB/SIMULINK仿真研究前桥悬架参数对拖拉机振动特性的影响,综合考虑选取前桥悬架刚度系数120~160 k N/m,阻尼系数8~10 k N·s/m。根据拖拉机前桥悬架的参数要求,设计了刚度和阻尼均可调的油气弹簧悬架系统。建立了1/4拖拉机振动模型,模拟拖拉机前桥悬架的实际工况载荷,对自行设计的油气弹簧进行了1/4车体试验,试验研究了悬架位移传递率及簧上质量的振动加速度响应特性。试验结果表明:位移传递率随激振频率的增高而减小,并没有出现共振的现象,整个振动过程呈现过阻尼的状态;振动加速度均方根值随激振频率的增高而增大,而簧上质量的响应振动加速度都明显小于激振台的振动加速度,轮胎动载荷响应随着正弦激振频率的增大而逐渐增加。所设计的油气弹簧有效地抑制了振动,能够提高拖拉机的行驶平顺性和乘坐舒适性。该研究为后期开发前桥悬架半主动油气弹簧系统提供了重要的理论依据。     

一种剪式座椅振动特性的理论分析

建立了一种剪式驾驶员座椅的运动微分方程，导出了其固有频率f0、阻尼比ε和振动传递率η的理论计算公式，分析了系统主要参数对振动特性参数．f0、ε和η的影响，并以HY—Z04型剪式座椅为例，计算了系统的振动特性参数．fo、ε和η的值，分析了它们随等效簧载质量m的变化规律。研究结果表明：座椅的、fo、ε均随座椅悬架系统等效簧载质量m的增大而减小；η在振动放大区随着m的增大而增大，在隔振区随着m的增大而减小；示例座椅的阻尼比ε明显偏大，以致其在隔振区的振动衰减能力变差，故需对其作进一步的优化处理。     

基于俯仰角加速度的驾驶室悬置系统修改

采用柔性化的驾驶室建立驾驶室悬置系统的多体动力学模型,通过道路试验测得仿真模型的激励和验证信号,从自由度、加速度均方根值和系统模态等三个方面验证了模型的正确性。以俯仰角加权加速度均方根值为优化目标,在频域内对驾驶室悬置参数进行了正交试验匹配,使得不同车速下座椅处的俯仰角加权加速度均方根值平均降低14%,垂向加权加速度均方根值平均降低9%,驾驶室悬置动扰度平均降低18%。最后重新设计了驾驶室前后悬置弹簧。     

频率指标方法在带附加空气室空气弹簧振动控制中的应用

以Firestone公司生产的1T15M-2型膜式空气弹簧为基础,与容积为22 L的附加空气室和节流阀构成了带附加空气室空气弹簧减振系统。根据空气弹簧减振系统的加速度响应特性,设计了基于频率指标的振动控制程序。试验时向空气弹簧内部分别充入3种不同气压,采用激振频率为0.5 Hz~10 Hz的随机激振信号对减振系统激励。在每个采样周期内对簧上质量的加速度响应信号进行滤波和FFT变换,并提取出采样周期内激振能量最大对应的频率信号,根据频率的大小,执行器调节节流阀的开度,使空气弹簧减振系统分别工作在2个相对较优的加速度响应的某一个区域内。试验结果表明,在随机信号激励条件下,3种不同内压的空气弹簧系统最短经过约2 s可达到稳定响应状态,控制前后系统加速度响应的振幅相对最大加速度幅值减小了近50%。     

一种带附加气室的空气悬架剪式座椅振动特性理论分析

将带有附加气室的空气弹簧应用于一种剪式座椅中,建立了该空气悬架座椅系统运动微分方程,推导出了系统的等效垂向刚度、等效阻尼系数、固有频率及阻尼比的计算公式,分析了该空气悬架座椅系统的影响因素,并以ContiTech公司的SK37-6型膜式空气弹簧和HY-Z04型剪式座椅为例,计算出了不同簧载质量、不同节流孔开度条件下系统的等效刚度、等效阻尼系数及固有频率,分析了其变化规律。研究结果表明,随着节流孔开度的增大,系统的固有频率逐渐减小;可以通过调节节流孔开度的大小,改变系统的固有频率,以适应不同的驾驶员体重和路况,进一步改善座椅的乘坐舒适性。     

基于时滞稳定的车辆主动悬架控制研究

在建立含时滞的车辆1/4主动悬架动力学微分方程模型的基础上,通过PID控制策略及含时滞的线性常微分方程理论推导出了模型的稳定条件,采用了Routh-Hurwitz稳定判据的方法分析了模型的稳定性条件,计算出了系统的临界失稳时滞时间。通过Matlab/Simulink实例仿真,结果表明当取临界时滞时间0.153 s时,与无时滞PID控制相比,簧载质量垂向加速度幅值范围及均方根值增加了1.2倍左右,系统处于临界稳定。当时滞时间τ=0.18 s时,簧载质量垂向加速度幅值范围及均方根值急剧增加了2.5倍左右,系统出现不稳定的混乱振动状态。计算分析与仿真结果证明了Routh-Hurwitz稳定判据能为主动悬架设计及时滞失稳机理奠定理论基础。     

空气弹簧悬架的鲁棒控制仿真研究

分析基于空气弹簧的空气悬架系统,建立了车辆二自由度动力学模型,用Matlab计算出车身垂直振动加速度均方根值。构建了以加速度均方根值为目标函数的刚度阻尼匹配模型,对空气悬架的阻尼进行了优化匹配。仿真结果表明,车辆的行驶平顺性可明显改善。     

装载机驾驶室非线性减振系统试验与优化

以某型装载机驾驶室减振系统为研究对象,通过优化解决了驾驶室振动过大和驾驶舒适性差的问题。以实测的车架振动信号为输入激励,根据驾驶室实际结构简化了驾驶室-座椅-人体的非线性减振系统模型,驾驶室和座椅的垂向振动加速度均方根值的模型输出值和实车试验值最大误差不超过6%。以驾驶室和座椅的垂向加速度均方根值为目标,使用遗传算法进行多目标优化,将优化结果代入模型来验证优化前后的驾驶室与座椅的减振性能。实车试验表明,改进后驾驶室垂向加速度的均方根值减小16%,座椅垂向加速度的均方根值减小53%。     

Reducing the seat vibration of vehicle by semi active force control technique

This article focusses on reducing the axis acceleration and minimizing the vertical displacement by using an air spring actuator and active force control as a main control element. In active force control loop track the developed force of an air spring actuator is fed as a feedback to the actuator. Mamdani and sugeno type fuzzy interference system are used to develop a desired force and to estimate mass of the system respectively. The performance of the system is analyzed for both time and frequency domains and contrasted with passive suspension due to the irregular road disturbances. While developing the simulation model, quarter car suspension with seat as three degree of freedom and an air spring actuator acting as a force generator are modeled as non-linear system. The simulation result shows the effectiveness of the proposed control scheme in suppressing the undesirable effects of the suspension system.     

越野车用两级压力式油气弹簧的建模与仿真

两级压力式油气悬架可有效地解决传统单气室油气悬架在不同载荷状态下的动力学性能矛盾。为进一步提高越野车辆的行驶性能,提出一种越野车用两级压力式油气弹簧,建立考虑油液压缩性的油气弹簧非线性数学模型,并通过台架试验验证数学模型的准确性。建立1/4车辆模型,在随机路面激励下进行平顺性仿真。结果表明,良好路面的满载工况和一般路面的空载工况下,相对于单气室油气悬架,两级压力式油气悬架的车身加速度均方根值分别下降了20.1%和10.7%,轮胎动载荷均方根值分别下降了36.8%和10.4%,两级压力式油气悬架的动行程均方值分别增加了11.8%和1.9%,其撞击限位块的概率小于0.1%,能够满足车辆的使用要求。     

基于垂向性能研究的新型悬架参数设计

设计了一种用于四轮独立转向独立驱动电动轿车的独立悬架,该悬架采用双横臂、螺旋弹簧结构,悬架连接带轮毂电机的大质量电动车轮。对悬架系统进行简化,建立了悬架二自由度振动模型,采用均方根值分析方法,计算出振动系统的频率响应函数及振动响应的均方根值(包括车身加速度均方根值、车轮相对动载荷均方根值及悬架动挠度均方根值),基于悬架参数对电动车辆垂向性能的研究,提出了新型悬架弹簧刚度和减振器阻尼系数的设计方法,结合仿真及实验验证了设计方法的合理性。     

越野车半主动悬架的变论域模糊PID控制

为了改善半主动悬架的控制效果,利用变论域理论对模糊PID控制器的输入论域和输出论域进行调节。根据阻尼可调两级压力式油气悬架的力学特性,建立半车半主动悬架动力学模型,在MATLAB/Simulink中构建半车半主动悬架控制模型,以冲击路面和随机路面作为输入激励进行仿真。结果表明,不同路面激励下,变论域模糊PID控制悬架和模糊PID控制悬架的减振效果均明显好于被动悬架,在冲击路面激励下的减振效果较好。冲击路面激励下,相较于模糊PID控制悬架,变论域模糊PID控制悬架的前、后车身垂直加速度和车身俯仰角加速度均方根分别减小30.89%,34.36%,37.00%,车身动挠度均方根比较接近,进一步提高了越野车的行驶平顺性。     

被动悬架参数的多目标博弈设计

以汽车座椅和悬架系统的阻尼与刚度作为设计变量,综合考虑车辆的乘坐舒适性和对路面的损坏性,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。提出多目标博弈设计方法,采用关联识别方法将设计变量集合分割为各博弈方战略集,给出基于Nash均衡博弈模型的多目标求解的计算步骤。对实际算例进行两目标博弈设计,计算结果显示博弈方法的有效性。     

人-椅8自由度车辆系统的平顺性和稳定性研究

文中在Matlab/Simulink中搭建了人-椅8自由度车辆系统仿真模型,在仿真分析时考虑汽车前、后轮之间的延迟性,以路面随机信号作为输入激励,研究了汽车平顺性的时频特性,且分别通过4个轮胎的输入激励研究了汽车的稳定性.研究结果表明:路面输入为随机信号时,车身垂直加速度,车身俯仰角加速度,人-椅垂直加速度,前、后悬架...     

空气弹簧液压悬置动特性及隔振特性研究

研究了具有可变刚度阻尼的发动机空气弹簧液压悬置的动特性和隔振特性。针对影响发动机空气弹簧液压悬置动特性的关键参数上液室等效体积刚度,采用理论和试验方法研究了上液室等效体积刚度的等效值,基于该等效值建立了空气弹簧液压悬置的理论模型,对空气腔开闭两种工况进行了空气弹簧液压悬置动特性的仿真和试验研究。搭建了发动机空气弹簧液压悬置系统试验台架,研究了台架各种激励频率下的空气弹簧液压悬置的隔振特性。结果表明:本研究采用的上液室等效体积刚度进行空气弹簧进行建模是正确、可行的,提高了空气弹簧建模效率和准确性;空气弹簧液压悬置在空气腔开启和关闭两种状态下,峰值动刚度增大幅值达78.5%,峰值阻尼角增大幅值达250%。台架试验表明:当台架激励频率小于25Hz时,悬置采用大刚度大阻尼;当台架激励频率大于等于25 Hz时,悬置采用小刚度小阻尼;悬置隔振率提升明显,不同频率下提升幅值达10%～67%。     

七桥混合耦连油气悬架车辆仿真与试验

将某七桥车辆的油气悬架系统混合耦连并对其原理和结构进行分析,建立了整车十七自由度动力学模型。基于整车结构和数学模型,以Simulink为主平台,搭建了整车的Simulink/AMESim联合仿真模型,仿真激励为白噪声法生成的相关性路面时域模拟信号。确定所需仿真参数后,进行整车的联合仿真和实际道路试验研究,得到了40 km/h和60 km/h车速下的对比曲线。对比结果显示,质心加速度均方根和功率谱密度峰值的仿真数据与试验数据的相对误差小于8%,仿真结果与试验结果基本吻合,说明所建立的整车模型具有较高的准确性,可以作为整车特性研究的依据。