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原文传递粘弹性悬架阻尼系统建模与参数动态优化

论文题名：	粘弹性悬架阻尼系统建模与参数动态优化
关键词：	工程车辆;粘弹性悬架;参数动态优化;阻尼系统;减振机理
摘要：	由于大多数工程车辆在“非路面”上行驶作业，凹凸不平的地面对其振动冲击十分剧烈。剧烈的振动冲击不仅伤害驾驶员的身体健康，而且减少了车辆的使用寿命和作业生产率，还会污染周边环境。在工程车辆中加装粘弹性悬架（简称V-E悬架），可把作用在车辆上的振动能，转换为高分子阻尼材料的内摩擦能并以热能形式散逸，使传递到车身的振动能大为减少。另外，V-E悬架机构还可随地形摆动，使车辆行走轮轨迹始终与地面保持良好的吻合状态。故采用V-E悬架已成为高品质工程车辆的一项标志性技术。然而，目前国内外研究多限于实际产品的应用，未对V-E悬架机构的阻尼机理开展深入研究，更缺乏对外界环境、V-E悬架参数和减振性能之间关系进行分析，致使所用产品可能对常见类型振动的减振效果并不突出，且产品在不同工况时减振性能差距较大。因此，本文对V-E悬架的阻尼缓冲减振机理进行了探究，建立了V-E悬架非对称多段线性的阻尼系统模型，并在几种典型工况激励载荷下，对其阻尼系统模型参数进行了动态优化，以满足V-E悬架车辆在不同工况下的减振及抗冲击性能要求。　　本文来源于国家自然科学基金（编号50475050）和高校博士点专项科研基金(编号200801090001)。主要研究工作如下: 　　1.对V-E悬架的关键元件—粘弹性减振器开展动力学建模研究，根据受到载荷越大，其非线性越强烈的特点，提出了一种非对称多段线性的阻尼模型;以某300kW履式车辆V-E悬架用减振器为例，依据其载荷—位移的迟滞回线方法进行了模型参数识别;应用该模型进行了单自由度阻尼系统建模与分析，求得系统位移响应并对比实验，表明所建模型可满足工程需要。　　2.建立了1/N车辆V-E悬架的非对称多段线性的二自由度阻尼系统模型，并基于平均法推导得其幅频特性方程;探讨了V-E悬架的各段模型参数，以及激励载荷、车身质量、作业地面刚度与V-E悬架减振性能之间的影响关系。　　3.针对工程车辆在切土推土、松土和越障碍三种典型工况所对应的激励振型，并利用非对称多段线性的阻尼模型振动特性，对V-E悬架车辆阻尼系统第1～3段模型进行了减振性能的动态参数优化，掌握了典型工况下最优加速度均方根值和位移均方根值之间的关系，以及最优减振性能与模型优化参数之间的关系;得到了第4段模型的抗冲击性能最优参数值。通过对V-E悬架各段模型参数的优化，可使其在多种典型工况时都具有较好的阻尼性能。该优化结果可为V-E悬架的结构参数一致优化设计提供力学性能参数方面的重要理论参考。　　4.分析掌握了V-E悬架多层组合阻尼结构的结构损耗因子η与结构形式和阻尼材料动态特性之间的耦合关系，特别指出结构损耗因子η与刚度参数Y应同时优化作为评价参数优化的标准。另经实验得到阻尼材料参数与温度、频率之间的拟合函数关系。　　综上所述，本文研究成果可为我国高品质工程车辆V-E悬架的研发提供理论依据和参考，也可为其他车辆或机械缓冲减振装置的研发提供思路和方法。
作者：	章新
专业：	车辆工程
导师：	孙大刚
授予学位：	博士
授予学位单位：	西安理工大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文