基于AMESim的液压矿车悬挂系统研究

根据车辆行驶的评价指标,为提高矿车在凹凸不平路面行驶的平顺性,提出了液压悬挂系统,介绍了系统的结构、工作原理和液压系统原理图,并用AMESim仿真软件建立了仿真模型。仿真结果表明:液压悬挂系统可以有效地降低车身加速度、悬架动挠度和轮胎动位移,使车辆具有良好的行驶平顺性和操作稳定性。最后在多功能液压实验台上对伺服阀控液压缸的动态响应特性进行了实验,结果表明:所采用的液压悬挂系统能够满足矿车的使用要求。     

用于车辆非线性液压悬架的径向基函数神经网络控制优化与仿真

车辆行驶受到路面噪声激励后,导致车辆行驶的稳定性下降。对此,建立车辆液压悬架振动模型简图,根据牛顿定律建立车辆垂直方向非线性控制方程式。采用液压驱动车辆悬架机构,推导出液压流量控制方程式。设计径向基函数(RBF)神经网络控制器,引用改进遗传算法对RBF神经网络结构进行优化和调节,给出了车辆液压悬架神经网络控制结构。采用Matlab软件对车辆性能参数进行仿真,并与优化前进行比较。结果表明:车辆液压悬架控制器优化后,轮胎行程最大值、悬架行程最大值和车身加速度最大值分别降低了52.0%,39.2%和44.2%,车辆垂直方向振动幅度较小。采用改进遗传算法优化车辆液压悬架RBF神经网络控制器,能够提高车辆行驶的稳定性和安全性,改善车辆乘坐的舒适度。     

物流AGV机器人行驶动态特性分析

为提高物流AGV机器人的路面适应能力，设计适合物流仓储车间的AGV移动系统，该系统构建了纵臂式独立悬架，具有调节机构以改变减振器角度和纵臂长度；建立了机器人路面激励模型和整车四轮系振动耦合响应模型，构建以刚度系数和阻尼系数为变量，车身垂向加速度、俯仰角加速度和侧倾角加速度有效值作为机器人行驶动态评价统计量的优化模型；通过理论仿真与试验验证了对悬架系统建模分析的合理性，为提高移动机器人的行驶动态特性提供了理论依据。     

电动汽车机-电-路耦合系统建模及动力学分析

轮毂电机驱动的电动汽车簧下质量大导致轮胎动载荷增加,电机电磁力也会加剧车辆振动,同时车辆和道路通过动态轮胎力相互耦合.为了探究电动汽车的振动机理,建立电动汽车机-电-路耦合系统非线性动力学模型,考虑悬架刚度、阻尼和轮胎刚度的非线性,并在传统路面不平顺激励的基础上叠加了轮毂电机的电磁激励和车路耦合引起的路面二次激励.解析推导电机电磁激励的表达式,建立轮毂电机三维实体有限元模型,计算磁通分布及电磁转矩,验证理论结果的有效性.利用模态叠加法推导了两端简支黏弹性地基梁的垂向位移响应,将其作为路面二次激励引入耦合系统模型.以车身加速度、悬架动挠度、轮胎力和轮胎四次幂合力作为评价指标,分析电磁激励、路面二次激励、车速和车辆非线性对车辆平顺性和道路友好性的影响.研究发现,车辆非线性对车辆振动和道路友好性的影响最大,电磁激励的影响次之,路面二次激励的影响较小;车辆高速行驶时,车身振动加剧且车辆载荷对道路损伤的影响更为显著;路面越平坦,以上三个因素的影响越大.所提出的车辆与电机、道路一体化建模思路,可为电动汽车动态设计和道路友好性研究提供借鉴.     

汽车悬架系统中混沌振动的自适应跟踪控制研究

汽车悬架系统中的混沌振动会对车辆性能产生严重的不良影响。针对汽车悬架中的混沌控制问题,从具有不确定性时变系统参数和随机路面激励作用的汽车非线性悬架系统模型出发,提出一种具有自适应特性的反馈跟踪控制方法,并采用Lyapunov稳定理论证明了控制器的渐进稳定性。仿真结果表明:车辆在不同行驶速度和等级路面激励情况下,该控制方法不仅能有效抑制悬架的混沌振动,且有效降低悬架垂向振动加速度。研究结果为研究探索可控悬架系统的有效控制策略,提高车辆行驶平顺性提供了有益的理论方法参考。     

一种汽车磁流变半主动悬架的研制

为了改善车辆平顺性和行驶安全性,设计了一种基于单出杆式磁流变减振器的汽车半主动悬架。在分析传统的磁流变减振器力学模型的基础上,提出了一种改进的磁流变减振器多项式模型,试制了磁流变减振器样机,进行了磁流变减振器的力学特性试验,设计了半主动悬架天棚控制器、地棚控制器和LQG控制器,进行了不同控制策略的对比仿真分析,开发了磁流变半主动悬架试验测试系统,开展了该磁流变半主动悬架的LQG控制台架试验测试。结果表明,所研制的磁流变减振器耗能效果良好,能够最大限度地发挥振动衰减功能。与被动悬架相比,在4Hz和5Hz正弦激励下磁流变半主动悬架的簧载质量加速度分别降低15.80%和23.36%,在随机路面激励下簧载质量加速度降低19.46%。     

磁流变互联悬架的馈能特性及动力学性能分析

针对兼顾汽车行驶平顺性和馈能特性的需求,提出了一种新型磁流变互联悬架模型.先构建磁流变减振器力学与馈能的理论模型,并通过Simulink软件搭建磁流变减振器模型和磁流变互联悬架模型,分析影响馈能特性的主要参数;基于整车仿真模型,以30 km/h车速和一段C级路面为激励输入,对磁流变互联悬架与传统液压互联悬架进行对比仿真,分析互联悬架在实际路面激励下馈能特性和汽车行驶平顺性的变化规律.结果表明:磁流变互联悬架的减振效果更好;在满足车辆行驶平顺性需求的前提下,具有有效回收互联悬架振动能量和提高抗俯仰侧倾的能力.     

考虑轮径影响的履带式车辆振动分析

在车辆垂向振动的研究中往往把路面不平度直接作为路面对车辆的位移激励,未考虑车轮与路面间的几何关系对位移激励的影响。针对这种情况,分析了履带式车辆负重轮的轮径对车辆垂向振动的影响机理,推导了考虑履带滤波效应和负重轮轮径的车辆等效路面位移激励的计算方法,建立了描述车辆竖向振动的状态方程及其仿真模型,并针对正弦路面波形、周期性矩阵脉冲波形、单位冲击波形以及实际路面波形下车辆的振动进行了仿真分析。结果表明,路面位移激励只有考虑轮径的影响才能反映出车辆冲击、振荡、"平滑"等在行驶过程中与路面的真实相互作用情况。试验结果证明了所述等效路面位移激励算法和正弦路面下车辆的振动特性的正确性。     

基于路面一致激励车桥耦合非平稳随机振动分析

基于路面不平顺一致输入激励,采用虚拟激励法研究车辆变速行驶三维车桥耦合非平稳随机振动响应。首先,将桥梁离散为板-壳实体单元,车辆简化为三维九自由度体系,考虑路面输入激励的多点不相干,将路面不平顺引起的荷载等效为虚拟激励荷载,建立三维车-桥耦合非平稳随机振动模型;然后,运用精细积分格式迭代求解,与Monte-Carlo法计算结果对比验证模型的正确性;最后,以某高速公路梁桥为背景,研究车辆匀加速行驶在B级桥面桥梁各点动响应。结果表明:笔者提出的计算模型及算法正确可行;相同路面激励引起的跨中位移和加速度响应峰值大小取决于瞬时最大车速;车辆变速行驶比匀速行驶具有更宽的共振频率区间,跨中位移和加速度最大值随车速呈现先快后缓的增长趋势。     

空气悬架系统参数的计算与选取

建立了空气悬架系统的振动模型，提出了对空气弹簧和减振器的参数进行计算以及型号选取的具体方法，经试验结果证明，用该方法确定空气悬架的有关参数，能够有效降低汽车的固有振动频率，减小车身振动加速度，提高车辆行驶的平稳性。     

基于虚拟激励法的某重型车平顺性仿真分析

讨论了虚拟激励法的基本理论,为将其应用于车辆振动系统,构造了路面位移虚拟激励.以二自由度车辆振动系统为研究对象,推导了该系统的频率响应函数.结合路面参数虚拟激励,给出了车辆平顾性分析参数悬挂加速度、悬架动挠度、车轮与路面相对动载功率谱密度的求解方法.对某重型车进行仿真分析,给出了其在C级路面上以30m/s速度行驶时的相应功率谱密度曲线.     

救护车-担架-卧位人体系统振动模型及仿真分析

为分析在路面随机激励作用下担架的振动特性,利用白噪声过滤方法模拟路面随机激励,考虑了车辆前后轮激励的迟滞性和左右轮辙激励的相关性,建立路面随机激励时域模型,根据拉格朗日原理建立救护车-担架-卧位人体系统十自由度振动动力学方程。利用Simulink工具,建立救护车-担架-卧位人体系统受路面随机激励作用的仿真模型,采用控制变量法分析担架放置位置因素对担架振动特性的影响。通过分析表明:担架左右支撑到车身质心距离对担架的振动特性没有影响;前后支撑到车身质心的距离只影响担架的垂直振动特性。     

车辆悬架系统非线性阻尼匹配研究

悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称,是现代汽车上重要的总成之一,其性能对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性具有重要影响。汽车悬架的性能不仅取决于悬架的结构形式,更重要的是取决于悬架系统参数及其匹配。减振器各阻尼阀的参数往往是根据减振器阻尼分段线性速度特性曲线确定的。基于二自由度1/4悬架振动模型,利用MATLAB/Simulink建立阻尼非线性的系统仿真模型,研究在随机路面激励下减振器阻尼分段线性三级控制各目标参数对车辆性能的影响,为车辆悬架系统非线性阻尼匹配提供理论依据。     

液压减振器散热性能研究

液压减振器是通过消耗机械能实现减振目的的装置,但目前其散热效果并不理想,温度升高导致了减振器整体性能下降。利用路面不平度激励模型、悬架系统振动模型、热量传递模型,通过能量守恒定律建立了液压减振器的热力学平衡数学模型。综合考虑油液泄漏特性、密封特性以及液压减振器阻尼性能界定其许用油温。对液压减振器散热参数进行了分析研究,且试验结果表明分析模型与设计方法正确,为减振器的设计提供参考。     

路面激励试验台设计与性能试验

为再现车辆行驶过程中的不同路面激励,分析不同减振器在不同路面激励条件下的振动特性,针对单轮1/4车辆悬架系统,设计了一种电液式路面激励试验台。首先,通过理论分析确定了正弦激励、随机激励和脉冲激励3种常用的激励形式的设计要求和设计目标,然后据此对试验台的性能参数进行了计算,并在完成了试验台的结构设计后进行了样机的研制。最后,分别在空载条件下和满载条件下,对试验台的性能进行了测试,试验结果表明:同空载情况相比,满载条件下目标激励位移与实际位移之间的误差略大,但总体来看,影响很小,试验台能够较好地再现3种目标路面激励。     

基于车身振动的压电发电装置研究

为最大程度利用压电悬臂梁发电装置回收车身振动能量,需要研究压电悬臂梁发电装置在车身上的安装位置及其工作频率。首先基于系统状态空间方程建立四轮车辆随机路面激励时域模型和某越野车7自由度整车振动模型,然后通过MATLAB/Simulink建立车路耦合振动仿真模型,最后对耦合振动模型进行时域和频域仿真分析,获得不同位置安装、不同车速及不同路面等级下,车身振动振幅和加速度时域响应图和频谱图。结果表明:安装位置距车身质心纵向距离越远,振动加速度幅值越大,距车身质心的侧向距离对车身振动加速度影响不大;车速对车身振动加速度幅值和频谱基本没有影响;路面状况越差,车身振动加速度幅值越大,但对振动频谱没有影响,振动能量主要集中在(0～2)Hz。     

基于变论域模糊控制的车辆半主动悬架控制方法

针对车辆半主动悬架系统,提出了一种基于变论域模糊PID控制方法,目标是提高车辆在随机路面激励作用下的平顺性。通过将变论域方法与模糊PID控制器相结合来解决模糊PID存在的因模糊规则制定盲目性而产生的在线调节时间过长等问题。由仿真和实验研究对比可知,变论域模糊PID控制下的半主动悬架系统中的车身垂直振动速度和加速度比常规PID控制下的车身垂直振动速度和加速度分别减小了46.56%和29.21%,相比被动悬架系统的车身垂直振动速度和加速度分别减小了58.05%和49.74%。使用该车辆半主动悬架模糊控制方法可提高车辆的平顺性。     

摩托车随机振动响应分析

研究了摩托车受到不平路面激励而产生的垂向随机振动。摩托车采用四自由度垂向振动模型,构建了摩托车振动分析有限元模型。运用路面不平度随机振动的功率谱密度分析方法,拟合了不同路面等级、不同车速下三种行驶情况的路面时间频率功率谱密度作为路面激励,得出了摩托车整车的模态特性以及对应的加速度响应功率谱密度。结果表明:路面不平度和摩托车行驶速度对结构随机振动响应影响较大,而当结构某阶固有频率与瞬时的空间频率一致时发生共振。此分析方法可用于研究摩托车的舒适性和平顺性,具有较强的工程实用价值。     

汽车四自由度悬架系统时变特性分析

建立四自由度车辆模型和振动方程以及Simulink四自由度悬架时不变和时变模型,分析系统的动特性响应。比较时不变和时变系统的前后悬架行程、前后轮上方车身加速度、车身俯仰和质心加速度的均方根值和最大值。     

基于AMEsim的馈能悬架仿真分析

利用AMEsim仿真平台,对传统被动悬架和滚珠丝杠式馈能悬架系统进行仿真分析。在阶跃激励和正弦激励作用下,得到两种悬架的车身加速度、车身垂向位移、轮胎压缩量等时域特性。仿真结果表明,相比传统的被动悬架,滚珠丝杠型馈能悬架可以改善车辆行驶的平顺性。