基于可變慣容的ISD懸架性能分析與試驗研究.pdf

1、可變慣容的ISD懸架與車輛的匹配和控制是車輛系統(tǒng)動力學面臨的一個新課題。本文根據(jù)機電相似原理將ISD懸架與車輛匹配的動力學問題等效為機械網(wǎng)絡中的阻抗匹配問題?；凇皯T容-彈簧-阻尼”三元件并聯(lián)的ISD懸架結構，重點研究懸架與車輛的匹配機理；并提出一種可變慣容的ISD新型懸架，掌握新型車輛懸架的控制方法和流體慣容器的設計原理及性能試驗等相關技術。依托某成熟轎車后懸，開發(fā)“慣容-彈簧-阻尼”三元件并聯(lián)的ISD半主動懸架系統(tǒng)，經(jīng)臺架試驗驗證，

2、為ISD懸架系統(tǒng)應用提供新的理論和方法支持。
　　首先，針對傳統(tǒng)懸架與車輛阻抗失配的問題，在傳統(tǒng)懸架的結構基礎上引入慣容器，提出“慣容-彈簧-阻尼”三元件并聯(lián)的ISD懸架結構?；谠撃Ｐ停鶕?jù)機械網(wǎng)絡理論，把懸架與車輛的阻抗匹配問題歸結為一類含源線性單端口網(wǎng)絡最大功率傳輸問題。運用最大功率傳輸理論，獲得懸架與車輛的匹配機理，并建立傳統(tǒng)動力學模型驗證了匹配機理的正確性。
　　其次，建立了“慣容-彈簧-阻尼”三元件并聯(lián)的ISD被

3、動懸架四分之一模型，仿真分析知其在車輛振動頻域范圍無法改善懸架工作性能，效果不佳。為解決該問題，基于“慣容-彈簧-阻尼”三元件并聯(lián)的結構提出一種可變慣容的ISD半主動懸架；同時，綜合懸架各性能指標設計了LQG控制器，對比分析了ISD半主動懸架的時域響應以及頻域響應。隨機路面激勵下，在車速為20m/s時，車身加速度均方根值降幅9.49％，懸架動行程均方根值降幅35.04%，輪胎動載荷均方根值降幅0.38%，從仿真角度驗證了ISD半主動懸架

4、的性能優(yōu)越性。
　　最后，設計了一種流體慣容器裝置，推導了該新型慣容器的慣容系數(shù)表達式，分析了其力學性能及非線性影響因素，并在電液伺服激振臺上進行性能試驗，驗證了所建模型的正確性。在此基礎上，試制了一種慣容系數(shù)三級可調(diào)式的流體慣容器裝置，開展可變慣容的ISD半主動懸架臺架性能試驗，采用正弦輸入、正弦掃頻和隨機輸入三種激勵模式。在隨機輸入激勵試驗中，相較于傳統(tǒng)被動懸架，可變慣容的ISD半主動懸架在車速為30km/h、40km/h、5

5、0km/h時車身加速度均方根值分別減小了4.61%，3.78%，3.76%；懸架動行程均方根值分別減小了7.63%，3.89%，5.01%。試驗結果與理論研究相吻合，進一步驗證了可變慣容的ISD半主動懸架能有效改善車輛行駛的綜合性能，兼顧行駛平順性和操縱穩(wěn)定性的要求。
　　本文所作研究，揭示了ISD懸架與車輛的匹配機理，為車輛懸架系統(tǒng)動力學研究提供了新思路；流體慣容器裝置的設計方法為ISD懸架系統(tǒng)應用奠定可靠的技術基礎；提出可變慣