减速带激励下非线性汽车悬架系统动力学特性研究

摘要

减速带在遏制车辆超速导致交通事故的发生方面发挥了重要作用，但大量减速带等设施也增加了路面的不平度。当汽车高速通过减速带时，将产生冲击性的振动和尖锐的噪声，使乘客感到不舒适或使运载货物损坏。影响车辆行驶的速度、平顺性（舒适性）、安全性和操纵稳定性，同时还会造成路面破坏，持续的振动应力甚至造成零部件的早期损坏。汽车悬架系统是确保汽车性能和减少零部件损坏的必要装置，但悬架系统包含大量的非线性部件，系统在激励的作用下将产生复杂的非线性动力学特性，例如，分岔和混沌。这些现象会给汽车带来危害，甚至可能产生灾难性后果。因此，对汽车高速通过路面铺设的减速振动带时引起的振动现象展开研究，将有助于阐明复杂路面激励下非线性汽车悬架模型的复杂非线性动力学问题，为车辆悬架控制系统设计以及道路路面的铺装设计等提供重要的理论指导。
　　 论文以路面上铺设的减速带为外部输入激励，首先对比分析了减速带的参数和设置方式，建立了单一型和连续型减速带下路面激励的静态模型。此外，分析得出了当汽车通过减速带时外部激励车速相关函数，从而得到了与速度耦合的路面激励动态模型。论文以四自由度1/2 车辆模型为研究对象，根据实际中悬架弹簧和悬架阻尼的性质，以合理的非线性模型来表示弹簧和阻尼的特征。从而建立了接近实际的包含非线性弹簧和非线性阻尼的汽车悬架系统。用车身加速度来分析汽车通过单一型减速带时动力学响应，反映出汽车的瞬态性能，而对周期和非周期形式的连续减速带的激励下，以数值仿真对汽车悬架系统的混沌动力学进行分析，利用分岔图、相位图、时间历程图、Poincaré 截面和功率谱等识别工具证明混沌振动的存在。并分别找出内部参数和外部激励导致混沌振动的条件。得出了减速带参数与系统发生混沌振动的车速关系。针对系统可能出现的混沌振动，采用悬架系统中常用的混沌控制方法，对系统中出现的混沌振动实现了控制，并取得一定的效果。
　　 研究结果表明，本研究通过分析连续减速带激励下汽车悬架系统的动力学特性，为汽车悬架和控制器的设计提供理论依据，加深了对复杂系统的非线性动力学行为研究，有利于减速带路段限速值的确定和确定限速值的路段上减速带参数设计。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

2 减速带激励模型和非线性汽车悬架系统

3 汽车悬架的非线性动力学分析

4 系统发生混沌的条件

5 混沌控制

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录 作者在攻读学位期间发表的论文目录