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计及车体柔性的悬架系统动力学分析与优化设计
| 论文题名： | 计及车体柔性的悬架系统动力学分析与优化设计 |
| 关键词： | 行驶平顺性;随机振动;车体柔性;系统动力学;悬架系统 |
| 摘要： | 随着社会和科学的不断发展，人们对汽车的要求越来越高。在道路不断改善、车速不断提高的情况下，汽车的行驶平顺性和操纵稳定性之间的矛盾便成了突出的问题。在车辆工程中，车辆行驶平顺性及操纵稳定性日益被人们所重视。悬架是现代汽车的重要总成之一，它是保证车轮或车桥与汽车承载系统(车架或承载式车身)之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。悬架系统对于提高车辆行驶平顺性以及操纵稳定性，减少因振动引起的零部件损坏起着关键作用。悬架系统应该具有隔离高频振动，保证汽车具有良好的行驶平顺性的功能；同时对于低频振动不起明显的衰减作用，以使汽车具有良好的操纵性。 悬架系统分为传统的被动悬架系统、半主动悬架系统以及主动悬架系统。目前，汽车上普遍采用的是由弹性元件和减振器组成的被动悬架。本文建立了1/2刚柔耦合车架悬架系统在随机路面激励下的数学模型，将车辆系统分成座椅子系统、簧载质量子系统、悬架隔振器子系统、非簧载质量子系统等四个子系统，采用子结构导纳方法，在同时考虑车架刚体模态和柔性模态情况下推导系统频响函数，并且获得路面不平度双激励下的功率谱矩阵，运用功率谱密度法求得频域上的座椅、车架的垂直加速度频响特性以及车轮压轮力的频响特性，运用MATLAB语言对1/2刚柔耦合车架悬架系统在随机路面激励下进行了编程计算。最后与只考虑刚体模态时的样车进行了比较。通过对车辆系统在路面随机激励下座椅处响应曲线和压轮力响应曲线的分析，得出结论：随车速的增大，座椅处振动加剧，车辆对道路的破坏也增大，为同时提高车辆行驶平顺性应改善路面状况，应降低路面不平度。 在前面研究的基础上，为使车辆具有较高的平顺性，本文以样车座椅前三阶加速度自谱密度峰值为优化目标函数，以车辆三方面的性能为约束条件对悬架参数进行了优化，应用了相应的优化计算程序，最后用随机方向探索法对样车的悬架参数进行了寻优计算并获得了优化结果，计算结果表明优化结果能较好的改善样车的行驶平顺性。本文研究结果可以为汽车乘坐动力学系统自主设计提供依据，也可为可控悬架及路面损坏问题的研究奠定基础。 |
| 作者： | 高琦 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 王全娟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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