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原文传递被动天棚阻尼悬架的降阶优化与试验研究

论文题名：	被动天棚阻尼悬架的降阶优化与试验研究
关键词：	汽车工业;被动天棚阻尼悬架;降阶优化;仿真分析
摘要：	惯容器是惯性元件的一般形式，质量元件是惯性元件的一种特殊形式，“惯容-弹簧-阻尼”(ISD)动力学系统与“质量-弹簧-阻尼”(MSD)动力学系统之间的关系是一般与特殊的关系。被动天棚阻尼悬架是理想天棚阻尼基于ISD系统的被动实现形式。被动天棚阻尼悬架系统能够显著改善汽车的行驶平顺性，但该系统是一种两级串联式结构，元件较多，阶次较高，结构复杂，只在试验用裸车上进行试验验证，不适于实车试验和应用。本文通过降阶优化技术对被动天棚阻尼悬架模型进行简化，构建新型ISD悬架结构形式，重点突破并掌握新型车辆悬架系统和新一代液力惯容器的设计方法、系统降阶优化理论以及性能试验等核心技术，以依维柯某军用越野车为载体，开发“惯容-弹簧-阻尼”悬架系统，经实车试验考核验证，为ISD悬架系统产业化提供可靠的技术保证。　　首先，根据新机电相似性理论，基于Routh稳定判据的Pade逼近法对被动天棚阻尼悬架系统进行降阶，并运用多目标遗传算法对新型ISD悬架系统参数进行优化，得到阶次较低、性能能够逼近被动天棚阻尼悬架的新型ISD悬架系统。　　其次，分别建立了新型ISD悬架系统的半车和整车模型，对比分析了悬架系统的脉冲时域响应以及频域响应的幅频特性，讨论了新型ISD悬架较传统被动悬架的性能优势，从仿真的角度验证了降阶优化理论的有效性和正确性。　　最后，设计了一种与阻尼减振器一体的新型液力式惯容器装置，在电液伺服系统激振试验台上对其进行外特性性能试验，分析惯容器对ISD悬架系统性能改善所起作用，同时将该装置安装于依维柯某军用越野车前、后悬架上，对实车进行偏频和平顺性道路试验，从试验的角度进一步验证了降阶优化理论的有效性和正确性。　　研究表明，试验结论与理论仿真结论基本吻合。被动天棚阻尼悬架系统的降阶优化理论是正确有效的，与传统被动悬架相比，在随机输入行驶试验中，新型ISD悬架在车速为30、40、50、60km/h时，左前车身垂直加速度均方根值分别减小了14.0％，3.7％，7.8％，8.0％、左前车轴垂直加速度均方根值分别减小了7.5％，17.3％，19.6％，26.9％、左后车身垂直加速度均方根值分别减小了19.7％，14.6％，5.5％，3.2％、左后车轴垂直加速度均方根值分别减小了0.8％，1.2％，7.2％，5.6％、质心垂直加速度均方根值分别减小了13.2％，3.8％，5.1％，4.3％、车身俯仰加速度均方根值分别减小了2.2％，8.1％，0.4％，3.1％、车身侧倾加速度均方根值分别减少了5.6％，3.6％，0.2％，9.5％;在脉冲输入行驶试验中，新型ISD悬架在车速为10、20、30、40、50、60km/h时，驾驶员座椅处Z向最大加速度响应值分别减小了19.7％，5.1％，9.4％，16.8％，19.0％，2.4％、驾驶员座椅底部地板处Z向最大加速度响应值分别减小了12.1％，33.7％，29.1％，26.0％，1.5％，0.7％、车厢地板中心处Z向最大加速度响应值分别减小了1.1％，26.7％，37.3％，35.4％，14.1％，16.3％、距车厢车板各300mm地板处Z向最大加速度响应值分别减小了17.4％，9.9％，18.8％，16.8％，6.9％，12.0％;在偏频试验中，新型ISD悬架前悬簧上质量以及后悬簧上质量固有频率分别前移至1.68Hz与1.51Hz。结果表明:在平顺性试验中，新型ISD悬架有效抑制了车身的振动，还减小了车身俯仰和侧倾振动，驾驶员座椅处以及车厢处的跳动也得到抑制，同时偏频试验结果也表明新型ISD悬架改善了车辆的乘坐舒适性，进一步验证了新型ISD悬架性能改善的正确性和有效性，为ISD悬架系统产业化提供可靠的技术保证。
作者：	蒋涛
专业：	车辆工程
导师：	陈龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文