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原文传递油气ISD悬架建模仿真与试验

论文题名：	油气ISD悬架建模仿真与试验
关键词：	ISD悬架;油气弹簧;液力式惯容器;轮胎耦合;道路模拟
摘要：	惯容器对低频振动具有较好的隔振效果，由惯容器、弹簧和阻尼构成的ISD悬架能够改善车辆的行驶平顺性，具有较高的工程应用价值，尤其是两级串联式ISD结构有突出的减振性能，具有广泛的应用前景，但是该型悬架存在空间布置困难的工程化问题，因此研究提出一种具有两级串联式ISD悬架功能，且结构紧凑、易于实车布置的ISD悬架实现形式具有重要意义。　　本文根据新型液力式惯容器和油气弹簧的特点，采用融合设计的方法，提出一种油气ISD悬架，用油气形式实现两级串联式ISD悬架功能。通过建模仿真与试验分析油气ISD悬架的减振性能和样机布置的可行性，仿真与试验表明，提出的油气ISD悬架不仅能够抑制车身的低频共振，提高车辆乘坐舒适性，还能减少车轮的跳动，改善轮胎的接地性，为ISD悬架的工程化奠定了基础。　　首先，基于惯容器的概念介绍了机械网络和电网络严格的对应关系，分析了油气ISD悬架中重要元件——液力式惯容器，论述了反共振理论和两级串联式ISD悬架的减振机理。　　其次，根据“机械—液压”相似性关系，论证了油气ISD悬架与两级串联式ISD悬架的等价关系，建立油气ISD悬架的数学模型和基于AMESim软件的物理模型，分析其工作原理和运动特性。　　再次，建立油气ISD悬架的四分之一物理模型，利用多目标遗传算法优化其结构参数，系统仿真结果表明优化后的油气ISD悬架能够明显改善低频频响特性，抑制车身共振，保证可靠运动行程的情况下，改善车辆行驶的平顺性和操纵稳定性。在AMESim中建立油气ISD悬架七自由度整车模型，解决了AMESim的机械库元件只能实现一维油气悬架仿真的问题，整车模型仿真结果表明，随机激励下，油气ISD悬架的质心垂直加速度、车身俯仰和侧倾加速度明显减小，车辆平顺性能得到提升；脉冲激励下，油气ISD悬架能够降低响应输出的峰峰值（PTP），减少车身振荡。　　最后搭建油气ISD悬架实物，安装在试验车架上，采用轮胎耦合道路模拟机实现路面谱输入，进行车身偏频试验、脉冲激励试验、随机激励试验、频响特性试验和扭曲路面试验，验证了油气ISD悬架的减振性能和工程化方案。　　试验结果表明，油气ISD悬架工程化可行，易于实车布置，且具有良好的减振性能。偏频试验表明，与传统油气悬架相比，油气ISD悬架左前车身、左后车身偏频分别降低了12.18%和16.35%，且相应偏频处的加速度值分别减小了27.97%和42.36%；随机激励试验表明，当车速为30km/h时，质心垂直加速度，车身俯仰和侧倾角速度，左前、左后车身垂直加速度分别减小了11.41%，9.93%，12.43%，2.14%，1.51%。可见，油气ISD悬架能够明显抑制车身垂直、俯仰和侧倾振动，改善了汽车乘坐舒适性。左前、左后车轴垂直加速度分别减小了3.01%和3.60%，油气ISD悬架能够有效降低轮胎动载荷的大小，提高车辆行驶安全性；频响特性试验表明，油气ISD悬架车身共振得到有效抑制，汽车乘坐舒适性得到改善，同时由簧下质量引起的高频共振也有改善，轮胎接地性能提升；扭曲路面试验表明，车身的俯仰和侧倾振动幅度减小，能够反映出油气ISD悬架能够保持车身姿态稳定，悬架动行程控制在了合理范围内。　　与两级串联式ISD悬架相比，油气ISD悬架结构紧凑，易于实车布置，工程化实施性强，为未来ISD悬架的产业化奠定了技术基础。
作者：	张华新
专业：	车辆工程
导师：	张孝良
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文