汽车筒式液压减振器的建模与仿真

摘要

随着汽车技术的发展，汽车的操纵稳定性、行驶平顺性成为了衡量汽车整体性能的重要指标，悬架系统的结构形式和性能参数的选择是影响这两个重要指标的关键因素。汽车悬架系统通常由弹簧和阻尼这两个重要的元件组成，弹簧可以减轻道路对车身的冲击，阻尼可以使弹簧的振动迅速衰减。筒式液压减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、结构紧凑、使用寿命长等优点，已在汽车悬架系统中得到广泛应用。开展筒式液压减振器的建模与仿真研究，对于减振器产品的设计开发以及对汽车系统动力学、振动系统的仿真分析都具有重要意义。
　　 传统的减振器开发需经历反复的设计制造、试验分析过程，开发周期长、研制成本高，产品质量不可靠。目前，利用计算机建模仿真技术对减振器进行性能分析和设计优化已成为提升汽车减振器开发水平的重要手段。本文应用计算机仿真技术，以寻求一种高效可靠、简便快捷的减振器研究方法为目标，首先分析了减振器的基本结构和工作原理，介绍了减振器仿真建模中使用的各种方法。然后，应用物理参数模型对筒式液压减振器建模，根据流体力学缝隙节流、管嘴节流及并联管路流量计算理论，把旁通槽和活塞阀系简化成并联液压管路，分复原行程、压缩行程，开阀前、开阀后各种工况，分别用MATLAB编程计算，用AMESim与Simulink联合建模仿真，以不同方式建立了减振器的仿真模型，得到了减振器的示功图和速度特性。最后，按照减振器台架试验标准QC/T545对某型行程敏感液压减振器进行了台架试验，得到了试验数据，并将仿真结果和试验数据进行了对比分析。
　　 仿真结果与试验数据的对比分析表明：①在行程敏感液压减振器的旁通槽行程内、行程外，在压缩、复原行程等各个阶段，减振器阻尼力、做功特性的仿真结果和试验数据都相符，证明应用流体连续方程建立的数学模型正确可靠。②利用AMESim与Simulink的接口技术对减振器进行仿真，可以发挥AMESim突出的流体机械仿真能力和MATLAB/Simulink强大的控制系统仿真能力，是一种高效可靠的研究方法。③仿真结果很好地符合了试验数据，证明本文所建立的仿真模型可用于减振器的阀系匹配和产品设计，可分析减振器结构参数及行程敏感性对车辆动力学性能的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.1.1问题的提出

1.1.2研究的意义

1.2国内外研究的现状

1.2.1汽车减振器的发展历史

1.2.2国内外对减振器仿真技术的研究现状

1.3本文研究的目的和研究内容

1.3.1本文研究的目的

1.3.2本文研究的主要内容

2减振器结构原理分析及设计理论

2.1减振器的基本结构、工作原理和内外特性

2.1.1减振器在被动悬架中的应用

2.1.2减振器在半主动悬架中的应用

2.1.3减振器在主动悬架中的应用

2.1.4减振器的内外特性

2.2减振器的设计理论

2.2.1汽车振动系统对减振器阻尼特性的要求

2.2.2减振器阻尼匹配

2.2.3最大卸荷力的确定

2.2.4减振器尺寸设计

2.3本章小结

3减振器建模与试验理论

3.1减振器力学原理

3.1.1减振器阀系上小孔的计算

3.1.2减振器阀系上流动缝隙的计算

3.1.3减振器并联管路中的流体计算理论

3.1.4减振器中弹簧刚度和阀片挠度的计算

3.2减振器台架试验方法

3.2.1示功试验

3.2.2速度特性试验

3.3本章小结

4 行程敏感液压减振器的建模与仿真

4.1行程敏感液压减振器的基本结构和工作原理

4.2应用MATLAB对减振器进行仿真

4.2.1减振器建模分析的假设和坐标系的建立

4.2.2旁通槽范围内分析计算

4.2.3旁通槽范围外分析计算

4.2.4程序流程图的绘制及MATLAB仿真程序的调试

4.3应用AMESim对减振器进行仿真

4.3.1行程敏感液压减振器中油液流动的分析

4.3.2 AMESim7.0中行程敏感液压减振器模型的建立

4.3.3行程敏感液压减振器AMESim仿真结果分析

4.3.4减振器行程敏感性的仿真分析

4.4行程敏感液压减振器外特性仿真与台架试验数据对比分析

4.4.1试验设备

4.4.2做功特性对比分析(阻尼力-位移曲线)

4.4.3速度特性对比分析(阻尼力-速度曲线)

4.5本章小结

5结论与展望

5.1主要结论

5.2后续研究工作的展望

致谢

参考文献

附录：A.作者在攻读学位期间发表的论文目录