車輛可變阻尼減振器半主動(dòng)懸架研究.pdf

1、懸架系統(tǒng)是車輛行駛系統(tǒng)中一個(gè)重要組成部分，懸架系統(tǒng)的好壞決定了車輛乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性的優(yōu)劣。被動(dòng)懸架是如今汽車上應(yīng)用最廣泛的一種懸架，雖然它在一定程度上改善了車輛的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性，但是其結(jié)構(gòu)參數(shù)不能隨車輛行駛外界條件和車輛狀態(tài)不同而自動(dòng)變化，這大大制約了它的應(yīng)用。汽車半主動(dòng)懸架的性能可以接近主動(dòng)懸架，其制造成本和使用成本都遠(yuǎn)低于主動(dòng)懸架，是汽車懸架技術(shù)發(fā)展的主要方向。
　　 目前，對于車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)，有兩個(gè)方面的

2、問題急需解決，一是研究性能可靠、調(diào)節(jié)方便的可變阻尼減振器，因?yàn)闇p振器是可變阻尼半主動(dòng)懸架的關(guān)鍵部件之一，其性能直接影響半主動(dòng)懸架的性能。二是半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的控制算法，科研人員對半主動(dòng)懸架系統(tǒng)采用了一些控制方法但是大都沒有達(dá)到理想效果?？勺冏枘釡p振器半主動(dòng)懸架系統(tǒng)是一個(gè)集機(jī)械、流體、信息、控制及系統(tǒng)理論等多學(xué)科交叉的智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，目前有待進(jìn)一步研究的問題有多個(gè)方面。論文以某乘用車為研究對象，結(jié)合重慶市科委科技計(jì)劃項(xiàng)目重點(diǎn)自然基金項(xiàng)目(CS

3、TC，2006BA6017)、高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助課題(20100191110004)及汽車噪聲振動(dòng)和安全技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2010年度開放基金資助(NVHSKL-201010)項(xiàng)目，開展可變阻尼減振器的研究及半主動(dòng)懸架控制方法的研究。
　　 1)基于減振器的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和閥系特點(diǎn)，利用環(huán)形薄板閥片變形微分方程以及內(nèi)外徑處的邊界條件推導(dǎo)出環(huán)形閥片受均布載荷作用時(shí)的撓曲變形解析式，根據(jù)流體力學(xué)縫隙流動(dòng)、管嘴流動(dòng)

4、理論、薄壁小孔節(jié)流理論，建立了雙筒液壓減振器的數(shù)學(xué)模型。在MATLAB/Simulink環(huán)境下對模型進(jìn)行仿真研究，并與實(shí)測的減振器的外特性進(jìn)行了比較分析，仿真與實(shí)測結(jié)果的一致性證明數(shù)學(xué)模型正確可靠。同時(shí)用該模型詳細(xì)分析了減振器各結(jié)構(gòu)參數(shù)對減振器阻尼力的影響規(guī)律及敏感程度，并得到減振器阻尼力控制的一般規(guī)律，得出的結(jié)論為減振器的設(shè)計(jì)和性能預(yù)測提供了一定的技術(shù)支持。
　　 2)通過對普通雙筒液壓減振器進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)出一種行程敏感減振器

5、。基于流體力學(xué)和彈性力學(xué)理論，提出并應(yīng)用“串并混聯(lián)管路流量多項(xiàng)式擬合法”推導(dǎo)出行程敏感減振器閥系“各分支管路流量及節(jié)流壓差”的函數(shù)關(guān)系式，利用“環(huán)形薄板閥片受均布載荷作用時(shí)的撓曲變形解析式”建立了行程敏感減振器的數(shù)學(xué)模型。在MATLAB/Simulink環(huán)境下對模型進(jìn)行仿真研究，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果符合較好，同時(shí)用該模型分析了旁通槽直徑對減振器阻尼力的影響規(guī)律。
　　 3)研制了一種適合于半主動(dòng)懸架控制的性價(jià)比相對較高的可變阻尼減

6、振器，闡述了該減振器的結(jié)構(gòu)形式和工作原理?；诹黧w力學(xué)和彈性力學(xué)理論，提出了“并聯(lián)管路總節(jié)流壓差計(jì)算”和“串并混聯(lián)管路各分支流量計(jì)算”方法并推導(dǎo)出其表達(dá)式。利用該表達(dá)式及“受均布載荷作用的環(huán)形薄板閥片撓曲變形解析式”建立了可變阻尼減振器的數(shù)學(xué)模型。在MATLAB環(huán)境下對模型進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果符合較好。利用該可變阻尼減振器的測試結(jié)果，得到了調(diào)節(jié)旋鈕轉(zhuǎn)角與輸出減振器阻尼力系數(shù)的關(guān)系曲線；同時(shí)應(yīng)用所建立的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析了“回

7、油管路”結(jié)構(gòu)參數(shù)對減振器阻尼力的影響規(guī)律。
　　 4)將車身質(zhì)心加速度、懸架動(dòng)撓度與輪胎動(dòng)載荷三個(gè)振動(dòng)響應(yīng)量作為衡量車輛懸架性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。介紹了系統(tǒng)仿真時(shí)路面激勵(lì)公式的推導(dǎo)過程，得到了隨機(jī)路面及弓型障礙路面的時(shí)域模型。根據(jù)拉格朗日方程，建立了汽車整車振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程，在此基礎(chǔ)上用系統(tǒng)狀態(tài)描述方法建立了七自由度車輛振動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。根據(jù)整車動(dòng)力學(xué)模型，在Matlab/Simulink環(huán)境下建立了整車仿真模型。為了更方

8、便地評(píng)價(jià)汽車振動(dòng)系統(tǒng)綜合性能，建立了包含車身質(zhì)心加速度、懸架動(dòng)撓度和輪胎動(dòng)載荷的綜合性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　 5)結(jié)合整車控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了以垂向振動(dòng)、俯仰振動(dòng)及側(cè)傾振動(dòng)為控制器輸入的“三并聯(lián)控制器阻尼控制”方法；利用基于可變阻尼減振器的整車半主動(dòng)懸架系統(tǒng)模型，設(shè)計(jì)了PID控制、模糊控制及模糊PID控制的控制系統(tǒng)，在隨機(jī)路面和弓型障礙路面各工況下對其進(jìn)行仿真，對比了各控制策略的優(yōu)劣，其仿真結(jié)果表明：在改善系統(tǒng)綜合性能方面，半主動(dòng)