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非线性弹簧汽车悬架设计理论研究
| 论文题名： | 非线性弹簧汽车悬架设计理论研究 |
| 关键词： | 线性弹簧;汽车悬架系统;悬架设计;非线性振动;刚度特性;稳定性分析;等效线性化;优化设计;螺旋弹簧;线性化方法;整车模型;数值仿真;单自由度;车辆模型;平顺性;多项式;线性特性;改善作用;分析方法;等效刚度 |
| 摘要： | 轿车悬架设计中螺旋弹簧刚度的非线性化是当前的发展趋势之一。利用非线性动力学理 论分析方法、计算机仿真技术以及试验分析手段，本文系统的研究了非线性渐进刚度特性的 汽车悬架系统的设计理论。 采用试验及有限元分析结果建立了非线性螺旋弹簧的多项式刚度模型，分析了轮胎非线 性以及悬架系统内摩擦力等对平顺性有影响的因素，在此基础上建立了用于车辆平顺性分析 的二自由度非线性1/4车辆和八自由度整车模型。 采用首次近似方程对单自由度系统和1/4车辆模型系统进行了稳定性分析，采用大系统 稳定性分析方法分析了整车系统的稳定性，并用相图的方法分析了单自由度的稳定性，通过 这些分析，得出了具有多项式非线性刚度的汽车悬架系统满足稳定性的条件。 利用NEWMARK方法进行数值计算解微分方程，分析了1/4车辆模型受确定性信号激 励后簧载质量的加速度响应，分析了刚度表达式中各参数对响应的影响，从结果上证明了非 线性刚度对汽车的行驶平顺性有改善作用。通过对单自由度非线性振动系统进行试验及数值 仿真，验证了所采用的数值分析技术的可信性。 通过分析非线性振动的等效线性化方法的立论思路，提出用分段等效线性化的方法解决 非线性振动的定量分析中采用等效线性化方法时恢复力的二次方项对等效刚度的影响无法 体现的问题，数值仿真结果证明该方法对三次方项也是有效的。 综合对系统进行稳定性分析以及数值仿真得到的结果，提出了具有多项式非线性特性的 悬架弹簧刚度特性的设计思路。 采用等效线性化方法分别研究了1/4车辆模型和整车模型受随机激励时的等效刚度，为 悬架刚度的优化设计提供了基础。 利用优化设计技术对整车模型中刚度参数进行优化设计，在此基础上对例子进行了完整 分析设计，并分析了优化后系统的侧倾角刚度和俯仰角刚度，证明渐进刚度非线性特性对操 纵稳定性有改善作用。 针对汽车悬架上应用较多的中凸形弹簧，研究了设计计算方法，给出了悬架非线性弹簧 的设计原则。 关键词：汽车 悬架 非线性 螺旋弹簧 渐进刚度 稳定性分析 数值仿真 随机振动分析 优化设计 中凸形螺旋弹簧 设计方法 |
| 作者： | 谭珂 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 靳晓雄;左曙光 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学汽车学院 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
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