車輛可變阻尼減振器半主動懸架研究.pdf

1、懸架系統(tǒng)是車輛行駛系統(tǒng)中一個重要組成部分，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。被動懸架是如今汽車上應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)不同而自動變化，這大大制約了它的應用。汽車半主動懸架的性能可以接近主動懸架，其制造成本和使用成本都遠低于主動懸架，是汽車懸架技術發(fā)展的主要方向。
　　 目前，對于車輛半主動懸架系統(tǒng)，有兩個方面的

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，因為減振器是可變阻尼半主動懸架的關鍵部件之一，其性能直接影響半主動懸架的性能。二是半主動懸架系統(tǒng)的控制算法，科研人員對半主動懸架系統(tǒng)采用了一些控制方法但是大都沒有達到理想效果?？勺冏枘釡p振器半主動懸架系統(tǒng)是一個集機械、流體、信息、控制及系統(tǒng)理論等多學科交叉的智能結(jié)構系統(tǒng)，目前有待進一步研究的問題有多個方面。論文以某乘用車為研究對象，結(jié)合重慶市科委科技計劃項目重點自然基金項目(CS

3、TC，2006BA6017)、高等學校博士學科點專項科研基金資助課題(20100191110004)及汽車噪聲振動和安全技術國家重點實驗室2010年度開放基金資助(NVHSKL-201010)項目，開展可變阻尼減振器的研究及半主動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)構和閥系特點，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出環(huán)形閥片受均布載荷作用時的撓曲變形解析式，根據(jù)流體力學縫隙流動、管嘴流動

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)學模型。在MATLAB/Simulink環(huán)境下對模型進行仿真研究，并與實測的減振器的外特性進行了比較分析，仿真與實測結(jié)果的一致性證明數(shù)學模型正確可靠。同時用該模型詳細分析了減振器各結(jié)構參數(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)論為減振器的設計和性能預測提供了一定的技術支持。
　　 2)通過對普通雙筒液壓減振器進行改進，開發(fā)出一種行程敏感減振器

5、?；诹黧w力學和彈性力學理論，提出并應用“串并混聯(lián)管路流量多項式擬合法”推導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)關系式，利用“環(huán)形薄板閥片受均布載荷作用時的撓曲變形解析式”建立了行程敏感減振器的數(shù)學模型。在MATLAB/Simulink環(huán)境下對模型進行仿真研究，計算結(jié)果與試驗結(jié)果符合較好，同時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懸架控制的性價比相對較高的可變阻尼減

6、振器，闡述了該減振器的結(jié)構形式和工作原理?；诹黧w力學和彈性力學理論，提出了“并聯(lián)管路總節(jié)流壓差計算”和“串并混聯(lián)管路各分支流量計算”方法并推導出其表達式。利用該表達式及“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)學模型。在MATLAB環(huán)境下對模型進行仿真研究，仿真結(jié)果與試驗結(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)的關系曲線；同時應用所建立的數(shù)學模型，詳細分析了“回

7、油管路”結(jié)構參數(shù)對減振器阻尼力的影響規(guī)律。
　　 4)將車身質(zhì)心加速度、懸架動撓度與輪胎動載荷三個振動響應量作為衡量車輛懸架性能的評價指標。介紹了系統(tǒng)仿真時路面激勵公式的推導過程，得到了隨機路面及弓型障礙路面的時域模型。根據(jù)拉格朗日方程，建立了汽車整車振動系統(tǒng)的運動微分方程，在此基礎上用系統(tǒng)狀態(tài)描述方法建立了七自由度車輛振動系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。根據(jù)整車動力學模型，在Matlab/Simulink環(huán)境下建立了整車仿真模型。為了更方

8、便地評價汽車振動系統(tǒng)綜合性能，建立了包含車身質(zhì)心加速度、懸架動撓度和輪胎動載荷的綜合性能評價指標。
　　 5)結(jié)合整車控制系統(tǒng)的特點，提出了以垂向振動、俯仰振動及側(cè)傾振動為控制器輸入的“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懸架系統(tǒng)模型，設計了PID控制、模糊控制及模糊PID控制的控制系統(tǒng)，在隨機路面和弓型障礙路面各工況下對其進行仿真，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