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汽车半主动悬架系统非线性动力学特性研究
| 论文题名： | 汽车半主动悬架系统非线性动力学特性研究 |
| 关键词： | 汽车悬架;非线性动力学;混沌理论;分岔理论 |
| 摘要： | 汽车悬架是汽车主要的减振元件，在汽车的平顺性、稳定性与乘坐舒适性等方面都起着重要的作用。早期的研究都将汽车悬架看做线性系统，但悬架的组成材料等方面的非线性注定汽车悬架是一个非线性系统。本文从悬架系统的非线性因素出发，研究了系统的动力学行为，分析了悬架系统参数对车身振动性能的影响，为悬架系统的后续研究提供了理论依据。 通过建立了单自由度悬架系统，对其微分方程进行了求解，并且分析了系统的幅频特性，发现了悬架刚度与阻尼对系统的幅频特性有一定的影响，幅频特性曲线会随着弹簧刚度的增大而发生倾斜，随阻尼的增大其峰值会逐渐降低；通过对系统动力学行为的分析，发现了激励频率与初值对系统动力学的影响，单自由度系统中的分岔行为以倍化与突变为主，并且初值会直接造成系统运动状态的改变。为了进一步分析悬架系统参数对系统的影响，建立了二自由度悬架系统模型，对其系统的稳定性进行了分析，分别对激励频率、阻尼比与弹簧非线性程度系数对系统的影响进行了分析，发现两自由度悬架系统中存在复杂的分岔行为，主要包含Hopf分岔与倍化分岔，并且不同的阻尼比与弹簧非线性程度系数会使系统的运动状态发生改变，阻尼比与弹簧非线性程度系数在频率较低时较小会使车辆运行更稳定，在频率较高时较大会使车辆运行更稳定。 本文为了研究轮胎非线性对系统的影响，建立了含轮胎非线性的两自由度悬架系统，通过对激振频率与幅值的动态响应分析，发现系统中存在倍化分岔、N-S分岔、Hopf分岔等分岔行为，考虑轮胎非线性的悬架系统相对于不考虑悬架非线性的系统更加稳定；并且对轮胎刚度与阻尼的非线性程度系数对系统的影响进行了研究，发现轮胎刚度与阻尼的非线性程度系数不同会使系统的运动状态发生改变，在频率较高时，非线性程度系数较大的情况对车辆运行稳定性更有利，在频率较低时，非线性程度系数较小的情况对车辆运行稳定性更有利，为悬架系统的参数优化设计提供了一定的理论依据。 |
| 作者： | 李雄兵 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 张红兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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