Study on the damping performance characteristics analysis of shock absorber of vehicle by considering fluid force

In this study, a new mathematical dynamic model of displacement sensitive shock absorber (DSSA) is proposed to predict the dynamic characteristics of automotive shock absorber The performance of shock absorber is directly related to the vehicle behaviors and performance, both for handling and ride comfort The proposed model of the DSSA has two modes of damping foice (i e soft and hard) according to the position of piston In this paper, the performance of the DSSA is analyzed by considering the transient zone for more exact dynamic characteristics For the mathematical modeling of DSSA, flow continuity equations at the compression and rebound chamber are formulated And the flow equations at the compression and rebound stroke are formulated, respectively. Also, the flow analysis at the reservoir chamber is carried out Accordingly, the damping force of the shock absorber is determined by the forces acting on the both side of piston The analytic result of damping force characteristics are compared with the experimental results to prove the effectiveness Especially, the effects of displacement sensitive orifice area and the effects of displacement sensitive orifice length on the damping force are observed, respectively The results reported herein will provide a better understanding of the shock absorber     

整车半主动悬架模糊控制研究

为了提高半主动悬架的控制效果,设计了节流口可调式阻尼减振器,根据汽车系统动力学原理建立了半主动悬架整车模型,采用Mamdani模糊控制策略,设计了基于可调阻尼减振器的汽车半主动悬架双模糊控制器,并以某微型轿车为例在Matlab/Simulink环境下进行了阶跃激励仿真试验和随机路面激励仿真试验.仿真结果表明,采用所提出的模糊控制策略改善了汽车的行驶平顺性和乘坐舒适性,同时还降低了悬架被击穿的可能,提高了轮胎的接地性.     

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.     

ECAS系统控制模式及控制策略

为了提高汽车平顺性和操纵稳定性,引入ECAS/ESAC系统,将决策控制做为空气悬架系统的控制策略,再根据对悬架偏频大小的要求和空气弹簧刚度特性,逆推出空气弹簧高度的结果调节范围,根据车速确定高度的控制策略,通过遗传算法的优化实现弹簧刚度与减振器阻尼的匹配,根据匹配结果最终确定阻尼的控制模式和控制策略。分别利用非线性系统半车动力学模型和蛇形试验仿真在此系统下的汽车平顺性和操纵稳定性。仿真结果及试验表明：在随机路面条件下,由于控制策略的实施,空气悬架系统的平顺性和操纵稳定性均有所提高。     

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。     

电梯轿厢减振装置浅析

为改善现有电梯的乘坐舒适性和稳定性,针对现有电梯轿厢从运动转向停止容易产生较大振动的缺点,设计一种电梯轿厢减振装置,建立轿厢减振的电梯系统动力学模型。结果表明：采用轿厢减振装置的电梯与现有技术相比,能较好的降低电梯从运动转为停止时产生的振动,确保乘坐舒适,同时延长电梯使用寿命。     

基于磁流变减振器的汽车半主动悬架非线性控制方法

考虑磁流变减振器阻尼力和悬架弹性元件非线性特性,建立车辆半主动悬架非线性动力学模型。应用微分几何非线性控制,经过适当的非线性状态和反馈变换,实现半主动悬架非线性系统的精确线性化,并对系统实施非线性状态反馈控制;根据预定的控制目标及模糊控制策略调节控制参数,设计模糊控制器,对悬架系统进行了控制仿真研究;利用神经网络模式识别能力对输入数据处理辨别,设计控制网络层,从而达到提高悬架工作性能,改善汽车行驶舒适性的目的。将三种非线性控制方法的仿真结果进行分析比较表明:经模糊控制或神经网络控制后的悬架承受的冲击响应小、振动强度低,比微分几何控制能获得更优异的性能。     

活塞偏心倾斜对双筒液压减振器动态阻尼特性影响分析*

考虑活塞偏心和倾斜后活塞与缸筒之间的摩擦与润滑因素,研究充气式双筒液压减振器动态阻尼特性;建立活塞偏心和倾斜的双筒式液压减振器的动态阻尼特性数学模型和动压润滑方程,求解减振器动态阻尼特性数学方程;采用雷诺空化边界条件,对Reynolds方程采用五点差分法进行离散,利用超松弛迭代法(SOR)迭代求解,得到摩擦阻尼力;分析活塞偏心距比、活塞倾斜角度,活塞倾斜时活塞运动速度、活塞半径、活塞宽度等因素对摩擦阻尼的影响,以及各摩擦因素对减振器动态阻尼特性的影响。结果表明:活塞偏心和倾斜时,随活塞速度、偏心距比、活塞倾斜角度、活塞宽度等的增加,减振器活塞与缸筒之间的油膜摩擦力均增加,而随活塞半径的增加,油膜摩擦力减小。减振器活塞发生倾斜时,会造成阻尼力的大幅增加,严重影响车辆行驶的舒适性能,且活塞速度越快,对舒适性影响越严重。     

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。     

汽车平顺性仿真模型及试验研究

目前在汽车平顺性仿真研究中,没有考虑车身的弹性变形对整车动态性能的影响,导致仿真结果与试验结果存在差别。在ADAMS/Car模块中分别建立了整车多刚体模型和整车刚弹耦合模型,并进行了随机路面输入下的平顺性仿真试验和评价。实车道路试验验证了模型的正确性和合理性。研究结论可为汽车平顺性的研究和优化提供参考和借鉴。     

动车组车下设备对舒适度的影响分析

为研究车下设备对动车组舒适度的影响,建立考虑车体弹性和多个车下设备的高速动车组垂向动力学模型,实现设备的质量参数、结构参数和悬挂参数等参数化建模,基于频域分析法推导系统加速度频响函数表达式,采用随机轨道不平顺激励功率谱和舒适度滤波函数计算舒适度指标,基于最优同调理论设计设备的最优悬挂频率和阻尼比并进行数值验证。结果表明,车体垂弯频率越高、设备质量越大且越靠近车体中心安装,舒适度指标越小,车辆乘坐舒适性越好,建议将大质量设备(4t及以上)悬挂在距车体中心5m以内;设备质心纵向偏心导致其吊挂点的作用力力臂改变和转动惯量增加,造成舒适度指标略有增加;在优化设备悬挂参数时,可以忽略车体结构阻尼的影响;设备质量越大,最优悬挂频率越低、最优悬挂阻尼比越大,且应当基于加速度响应设计最优悬挂阻尼比,最优同调条件为车体和设备的相位差接近π/2;针对所述车辆,设备最优悬挂频率和阻尼比分别为7Hz和0.2～0.3,车体加速度功率谱中的弹性振动主频得到充分抑制。     

基于灰狼算法的矿用自卸车油气悬架半主动控制

为解决矿用自卸车乘坐舒适性与道路友好性相矛盾的问题,提出了一种可控阻尼阀式半主动油气悬架系统。搭建了包含摩擦力的油气弹簧AMESim物理模型,建立了可控阻尼阀的多项式力学模型;设计了一种以可控阻尼阀驱动电压为半主动控制对象的改进天棚控制策略,并基于灰狼优化算法对改进天棚策略关键控制参数进行优化。联合仿真结果表明：D级随机路面下,半主动油气悬架的车身加速度相比被动悬架减小了11.4%,而轮胎动载荷仅增加了1.1%,相比传统天棚控制策略,更好地兼顾了矿用自卸车的乘坐舒适性和道路友好性。硬件在环试验结果也验证了该控制策略的有效性和可行性。     

预应力对汽车减震器固有频率的影响

为避免汽车减震器在工作中与汽车车身共振而使车内产生异响,运用Solidworks软件进行汽车减震器三维建模,通过hypermesh进行网格划分,使用ANSYS-workbench对汽车减震器进行自由模态和预应力模态分析,得到汽车减震器在自由模态和预应力模态下的固有频率和振型等振动特性,并对结果进行对比分析.研究结果表明...     

普通窄轨减振矿车动力学仿真分析

利用三维建模软件UG对MGC1.7-6普通窄轨矿车和减振装置进行三维建模装配,然后将其导入仿真软件。应用ADAMS分别对普通窄轨矿车和减振矿车进行了动力学仿真,验证了减振装置的振动特性及设计的合理性。结果表明减振矿车较普通窄轨矿车具有更好的运动学、动力学特性,对减振装置应用到现行普通窄轨矿车具有一定的参考价值。     

橡胶节点对全主动液压减振器的影响

液压减振器两端橡胶节点能够保护作动器的安全,但其参数会对减振器的性能产生很大影响。将节点等效成并联的弹簧阻尼系统,建立了作动器橡胶节点的动力学模型,理论分析了节点刚度以及作动频率对作动力滞后相位的影响。充分考虑液压阀和负载的影响,利用SIMPACK和MATLAB建立了液压作动器和车辆系统的联合仿真模型,并对不同节点刚度的情况进行了仿真分析。结果表明:对于较低的工作频带,节点刚度对实际输出到车体上的作动力影响不大,但会造成作动器活塞杆的作动位移产生很大差异。最后,给出了实际应用中合理选择橡胶节点参数的建议。     

Robust control of nonlinear integrated ride and handling model using magnetorheological damper and differential braking system

The interaction of the ride and handling systems is one of the challenging topics in vehicle dynamics and control. In this study the dynamic behavior of a passenger car considering coupling among all the fourteen degrees of freedom is modeled using Boltzmann Hamel equations. In order to improve the ride quality and stability of the vehicle, a Magnetorheological damper and a differential braking system are used as control devices. Based on the nonlinear integrated ride and handling vehicle model, a nonlinear H-infinity controller is designed for an intermediate passenger car. The dynamic behavior of the controlled vehicle is simulated for single lane change and bump input, considering three different road conditions: Dry, rainy and snowy. The robustness of the designed controller is investigated when the vehicle is under these road conditions. The simulation results confirm the interactive nature of the ride and handling systems and the robustness of the designed control strategy.     

考虑路面时变的整车主动悬架的改进模糊PID集成控制策略

为提升某汽车的行驶平顺性及其适应路面时变的能力,提出一种座椅主动悬架和底盘主动悬架的改进模糊PID集成控制策略。相比于一般模糊PID控制方法,该控制策略能够根据轮胎所受路面激励和驾驶员座椅垂向速度的实时变化,在线调整控制器的量化因子、比例因子及PID参数值,以实现对控制力更精确的实时调控。建立八自由度整车平顺性模型,在MATLAB/Simulink软件中模拟汽车在A级、B级、C级和D级路面行驶的状况,结果表明:整车主动悬架改进模糊PID集成控制能够大幅提升汽车行驶平顺性和操纵稳定性,且效果明显优于模糊PID控制。     

汽车液压减振器设计研究

阐述了可调阻尼液压减振器的设计方案,对可调阻尼减振器性能进行了理论分析,针对减振器拉伸和压缩阶段各进行了力-速度特性计算,推导出数学关系式,在原车被动液压减振器的基础上,改进设计了一种节流口式可调阻尼液压减振器,并对此进行了台架试验。试验结果表明:所研制的可调阻尼液压减振器阻尼力与步进电机转角成对应关系,符合设计和使用要求。     

Adaptive control of a vehicle-seat-human coupled model using quasi-zero-stiffness vibration isolator as seat suspension

We propose the quasi-zero-stiffness (QZS) vibration isolator as seat suspension to improve vehicle vibration isolation performance. The QZS vibration isolator is composed of vertical spring and two symmetric negative stiffness structures used as stiffness correctors. A vehicle-seat-human coupled model considering the QZS vibration isolator is established as a three degree-of-freedom (DOF) model; it is composed of a quarter car model and a simplified 1 DOF model combined vehicle seat and human body. This model considers the changing mass of the passengers and sets the total mass of the vehicle seat and human body as an uncertain parameter, which investigates the overload and unload conditions in practical engineering. To further improve the vehicle ride comfort, a constrained adaptive backstepping controller law based on the barrier Lyapunov function (BLF) is presented. The dynamic characteristic of the active vehicle-seathuman coupled model under shock excitation was analyzed using numerical method. The results show that the designed controller law can isolate the shock excitation transmitted from the road to the passengers effectively, and both the vehicle and seat suspension strokes remain in the allowed stroke range.     

基于随机次优控制的汽车电动助力转向与主动悬架集成控制

将汽车电动助力转向系统(EPS)模型、转向模型和主动悬架系统(ASS)模型相结合，建立了整车系统的动力学模型。设计了输出反馈随机次优控制策略，实现了汽车EPS和ASS的集成控制。在Matlab／Simulink环境下进行了仿真计算，仿真结果表明，采用所提出的集成控制策略，不仅能有效改善EPS的轻便性，而且使得ASS具有很好衰减路面振动、抗侧倾和抗俯仰的能力，从而显著提高了汽车操纵稳定性、安全性和平顺性等综合性能。