含惯容器的两级汽车悬架振动性能

在机电相似理论的基础上,基于“惯容器”具有与“电容器”相类似的通高频、阻低频的特性,建立了每一级中均含有“惯容器-弹簧-阻尼器”(inerter-spring-damper,ISD)的两级ISD悬架系统的单轮车辆模型.仿真分析了汽车悬架的惯质系数对两级ISD悬架系统传递特性的影响,在频域和时域内分别探讨了随机和脉冲输入下汽车悬架系统的动力学响应.研究结果表明:在满足车身加速度增益的要求下,适当提高惯质系数可以改善两级ISD悬架系统的减振性能.两级ISD悬架具有比经典ISD悬架更好的低频减振性能.与传统被动悬架相比,两级ISD悬架具有更好的综合减振性能.     

混联汽车悬架系统减振性能分析与优化

为进一步改善汽车悬架的减振性能,对汽车悬架结构及参数进行优化设计.基于机电相似理论,提出一种含有弹簧、阻尼器、惯容器的混联汽车悬架结构,运用多目标遗传算法对汽车悬架减振系统进行参数优化.通过求解动力学方程,在时域内分析了路面脉冲激励下汽车悬架减振系统的振动响应,在频域内分析了参数优化对混联汽车悬架减振性能的影响.研究结果表明,相比于传统汽车悬架,本文所提出的混联汽车悬架结构能够有效降低汽车减振系统的共振峰值,改善汽车悬架的减振性能;相比于初始设计参数,运用多目标遗传算法得到的参数进一步提升了汽车悬架的减振性能.     

应用新型蓄能悬架半车模型的动态性能仿真

为解决车辆主动、半主动悬架能耗较大的问题,进一步探索应用惯容器的蓄能悬架隔振性能优势,提出了一种由2个弹簧元件(主弹簧、副弹簧)、1个阻尼元件和1个惯容器组成新型蓄能悬架结构。建立了应用新型蓄能悬架的半车动力学模型,为有效避免遗传算法容易未成熟收敛的缺陷,采用多种群遗传算法(MPGA)对该新型蓄能悬架参数进行优化求解。时域仿真结果表明,应用新型蓄能悬架的车身垂向加速度均方根值降幅最多可达11.2%,车身俯仰角加速度均方根值降幅最多可达13.2%,悬架动行程均方根值及轮胎动载荷均方根值也均略有降低。新型蓄能悬架结构简单,无需外部能量输入即可使汽车乘坐舒适性及操纵稳定性得到明显改善。     

非线性悬架动力学数值模拟和性能评价

介绍了采用Runge—Kutta法求解二阶微分方程组的方法，并用于悬架系统弹性元件、减振元件非线性的5自由度车辆动力学系统的求解．对简化的非线性和线性两种车辆动力学系统情况进行了建模和仿真，表明采用等效线性法的系统性能评价产生较大的误差．对于目前汽车悬架系统广泛采用的非线性弹性元件和减振元件，必须采用非线性技术对系统进行分析与评价．介绍了自主开发的非线性悬架车辆动力学系统数值模拟和性能评价软件．     

液电耦合式车辆可控ISD悬架性能分析与试验研究

为了探索车辆可控ISD(inerter-spring-damper)悬架的实现形式与隔振潜能,提出一种液电耦合式车辆可控ISD悬架系统。首先,介绍新型液电惯容器的基本结构和工作原理,以车辆1/4悬架模型作为研究对象,搭建液电耦合式车辆ISD悬架的动力学模型。然后,以提升悬架综合性能为控制优化目标,设计基于液电惯容器的车辆ISD悬架单神经元PID控制器,应用多目标遗传算法对控制参数进行优化求解,在随机路面输入条件下仿真分析液电耦合式车辆可控ISD悬架的隔振性能。最后,研制新型液电惯容器试验样机,并搭建液电耦合式车辆可控ISD悬架试验台架,基于dSPACE进行半实物仿真试验。研究结果表明:与传统被动悬架相比,液电耦合式ISD悬架的车身加权加速度均方根下降了7.8%,悬架动挠度均方根下降了13.8%,悬架综合性能得到显著改善,为车辆可控ISD悬架的研究提供新思路。     

2级串联型ISD悬架频响特性分析与试验

基于"惯容-弹簧-阻尼"机械系统与"电容-电感-电阻"电子系统之间严格的对应相似关系,根据级联滤波的基本原理,以并联的弹簧和阻尼元件为第1级,并联的惯容器、弹簧和阻尼元件为第2级,提出了一种2级串联型"惯容-弹簧-阻尼"(ISD)车辆悬架.应用机械阻抗法建立悬架的1/4车辆模型,对悬架系统频响特性进行了仿真分析,设计了齿轮齿条惯容器装置及悬架原理样机,进行了悬架频域性能台架试验.结果表明:与传统悬架相比,2级串联型"惯容-弹簧-阻尼"车辆悬架具有良好的低频频响特性,使车身共振频率从1.3 Hz降到了0.8 Hz,车身加速度、轮胎动载荷及悬架动行程3者增益的低频共振峰值分别减小了52%,50%,15%,有效抑制了车身共振,提高了车辆的乘坐舒适性.     

蓄能悬架结构参数设计与试验研究

为了分析车辆蓄能悬架的动态性能,应用复域机械阻抗法建立了1／4车辆蓄能悬架系统动力学模型及其结构形式。针对蓄能悬架性能评价指标多、参数多的特点,利用多目标优化法确定了悬架结构参数,在此基础上对该蓄能悬架的性能进行了仿真分析以及台架试验验证。结果表明,理论研究与试验结果较为吻合,所设计的蓄能悬架系统结构简单,容易实现,且设计的悬架参数明显提高了车辆乘坐舒适性,协调了车辆综合性能,为蓄能悬架的应用研究奠定了一定的基础。     

基于机电相似性理论的车辆机电悬架 动态性能研究

为了探索新型悬架的实现形式与隔振潜能,根据机电相似性理论设计了一种新型车辆机电悬架系统,以四分之一车辆悬架模型作为研究对象,搭建了悬架系统的动力学模型,给出了具体的结构实现方案,并采用鱼群算法对机电悬架系统中的元件参数进行优化求解。仿真结果表明,相较于传统被动悬架,新型机电悬架系统的隔振性能得到有效改善,其中,车身加速度均方根值减小5. 27%,悬架动行程均方根值减小22. 72%,轮胎动载荷均方根值也略有减小。最后,研究了电机电感与电阻对悬架动力学性能指标的影响规律,分析表明,当考虑电机电感与电阻因素时,悬架的动态性能指标均有所增加,其中,对车身加速度均方值影响较小,而对悬架动行程均方根值和轮胎动载荷均方根值的影响较大。台架试验结果进一步验证了理论分析的正确性。     

非线性橡胶悬架系统平顺性仿真与试验

基于橡胶元件非线性力学特性试验和悬架减振性能台架试验,建立了工程自卸车平面八自由度集中质量参数模型,该模型包含了刚度立方非线性和阻尼分段非线性.用龙格库塔法求解八自由度强非线性动力学方程并用试验验证了仿真模型的正确性.仿真分析与试验研究都表明橡胶悬架减振特性仍需进一步的优化设计.通过橡胶悬架参数灵敏度分析,确定了橡胶悬架最合适的优化参数;双参数的仿真研究表明在考虑有效约束条件下能优化得到橡胶悬架的最佳值.该研究为非公路车辆橡胶悬架的优化设计奠定了基础.     

天棚惯容控制半主动悬架的性能分析

基于设计的连续可调惯容器装置,提出了一种效果相当于增加簧载质量的天棚惯容控制方法,利用Matlab/Simulink软件搭建传统悬架和天棚惯容悬架系统的1/4车辆模型,并对其性能进行对比分析,在此基础上,研究了可调惯容器寄生阻尼对悬架性能的影响规律.结果表明:与传统悬架空载相比,天棚惯容悬架偏频降低了33.0%,车身加速度和轮胎动载荷均方根值低频峰值分别减小了52.3%和35.5%,提高了空载状态下车辆的行驶平顺性,使车辆具有更好的空载、满载适应能力;可调惯容器寄生阻尼与惯容系数的比值越小,天棚惯容悬架性能改善越明显;天棚惯容控制能够解决天棚阻尼控制对车辆空载、满载适应能力差的问题.     

轮毂电机电动汽车轮内悬置系统设计与优化

为了改善轮毂电机驱动电动汽车簧下质量变大导致的垂向振动负效应问题,优化汽车的平顺性,以自主研发的可实现四轮独立驱动的轮毂电机电动汽车为实验对象,设计了一种可安装于电动轮内的轮毂电机悬置系统。提出在电动轮内的特定位置加装橡胶衬套的悬置系统方案,使轮毂电机的定子和转子与簧下质量实现弹性隔离。建立具备电动轮内悬置系统的整车动力学模型,利用遗传算法对橡胶衬套的刚度和阻尼值进行优化,并通过与无轮内悬置系统的传统轮毂电机驱动汽车垂向振动特性对比分析,对此套悬置系统的应用性及有效性进行验证。研究结果表明：轮毂电机电动汽车电动轮内安装悬置系统对车辆的平顺性有一定程度上的改善,尤其是对车身加速度的改善比较明显。     

车辆悬架系统时滞速度反馈控制

在车辆悬架系统中引入时滞速度反馈控制,采用理论与数值相结合的方法研究控制系统的稳定性和控制特性。首先,建立了含控制输入时滞的悬架系统模型。然后采用多项式判别定理与全时滞稳定性判定定理研究系统的稳定性,获得满足全时滞稳定性的系统结构参数范围,并得到数值结果的验证。最后,在一定的系统固有时滞下,采用遗传算法对结构参数和控制增益进行优化。结果显示,优化后的簧载质量加速度比优化前降低了22.7%,表明时滞速度反馈控制律可以有效改善悬架性能,为悬架结构参数的设计及控制策略的选择提供了理论依据,具有重要的工程应用价值。     

混联ISD悬架寄生阻尼和附加刚度对性能的影响分析

为了将混联ISD悬架工程化,提出一种液力惯容器和油气弹簧结合的混联ISD悬架设计方案.针对工程化过程中产生的寄生阻尼和附加刚度可能会恶化悬架性能的问题,建立包含惯容器寄生阻尼和油气弹簧附加刚度在内的1/4工程化混联ISD悬架模型.通过仿真计算,分析寄生阻尼和附加刚度对悬架性能的影响,并利用多目标优化方法,对寄生阻尼和附加刚度进行优化设计.结果表明,与混联ISD悬架相比,工程化混联ISD悬架的车身加速度、悬架动行程和轮胎动载荷功率谱密度低频共振峰值分别下降了9.1%,65.9%,11.8%,均方根值分别降低了1.6%,3.9%,1.1%.可见,在混联ISD悬架的工程化设计中,通过优化设计,将寄生阻尼和附加刚度控制在合理水平,能使工程化前后悬架性能基本一致.      

采用人群搜索算法的汽车半主动悬架LQG控制

针对某款乘用车的悬架系统,建立1/4车辆2自由度半主动悬架动力学模型,并对模型的输出指标进行加权处理,得到性能指标函数.鉴于性能指标函数中各权重不易确定的特点,运用人群搜索算法对函数各权重进行寻优,并采用线性二次高斯(LQG)最优控制算法对悬架的阻尼力进行控制.最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,对悬架的性能进行仿真分析.结果表明:采用基于人群搜索算法的LQG控制能够较好地减小车身加速度(BA)、悬架动挠度(SWS)及轮胎动变形(DTD),有效地改善车辆的平顺性和乘坐舒适性.     

不同位移时滞反馈控制对车身减振的影响

为了研究不同位移时滞反馈控制对车身减振性能的影响。以考虑轮胎阻尼的1/4车辆悬架模型为基础,分别构建车身位移时滞和轮胎位移时滞两种不同状态反馈控制,通过利用劳斯-赫尔维茨稳定性判据和多项式判别理论分别得到不同位移时滞反馈控制系统的稳定性区间。在优化参数范围和约束条件下,以车身加速度、速度和位移为优化目标,采用粒子群算法获得不同控制策略的优化参数。仿真结果表明,相同外部激励下轮胎位移时滞状态反馈控制有较大的稳定性区域和更佳的减振效果,可有效改善车身的振动响应,对进一步研究时滞状态反馈控制在车辆中的应用具有一定的参考价值。     

基于整车性能的液压减振器虚拟调校

为使减振器对车辆具有最佳减振效果,利用Rebrouck建模方法,建立了反映液压减振器阀系特性的参数化动力学模型,并将该减振器动力学模型以S-Function的形式嵌入到Carsim^TM的某E-Class整车模型中。以整车动力学性能为优化目标,使用NSGA-II多目标优化算法,在扫频工况下,对车辆前、后轴减振器的阻尼力特性进行了虚拟调校。计算结果表明,经调校以后的液压减振器阻尼特性使得整车的动力学性能得到了较大程度的改善。     

基于垂向振动负效应的新型轮毂电机电动汽车平顺性影响研究

为解决轮毂电机电动汽车非簧载质量过大导致的垂向振动负效应问题,提高车辆行驶平顺性和安全性能。本文以一种定子悬置的新型轮毂电机电动轮为研究对象,建立考虑吸振器效应的1/4车辆垂向动力学模型,研究定子质量转移构型对电动轮垂向振动特性及整车平顺性响应的影响;在此基础上,基于电动轮系统的振动传递路径特性,以电机定子和整车质心位置的加速度响应值为优化目标函数,通过Patternsearch理论方法对橡胶衬套的刚度和阻尼进行优化设计与分析。结果表明,该电动轮结构形式及参数优化设计能有效改善轮毂电机电动汽车行驶平顺性能,为新型电动轮结构及整车动力学特性进一步优化提供了参考。