某车型减振器特性分析及其对汽车平顺性影响的研究

摘要

减振器作为汽车悬架系统的主要组成部件之一，具有复杂的非线性阻尼特性，对汽车操纵性与平顺性具有重要的影响。因此，建立精确的减振器参数化模型，进行减振器特性分析及减振器特性对整车平顺性影响的研究对减振器的开发设计及提升整车平顺性具有重要意义。 本文针对某开发中的车型，首先，对其减振器结构特点及工作原理进行了介绍。为了建立精确的减振器模型，先基于梁挠度与圆薄板大变形（大挠度）理论，提出了减振器单片及多片叠加阀片挠度的混合解法，并通过数值仿真验证了所提出的混合解法的正确性。再基于流体力学原理，结合由混合法获得的阀片挠度，建立了减振器理论与AMESim模型，并通过减振器台架试验验证了所建模型的正确性，在此基础上，分析了减振器关键结构及属性参数对其阻尼特性的影响。 其次，针对目前车辆平顺性研究中广泛采用的振动系统模型较少考虑减振器支柱总成衬套的影响，建立了含减振器支柱总成衬套的整车多自由度理论模型。联合所建立的减振器参数化模型进行整车平顺性分析，与不考虑相应衬套的模型相比，发现减振器支柱总成衬套对整车平顺性具有一定的影响，在建立整车振动系统模型时不应被忽略。为与整车多自由度理论模型进行对比分析，通过多体动力学软件ADAMS/Car建立了整车子系统模型，并通过试验数据验证了各子系统模型中对平顺性影响较大的悬架系统模型的正确性，基于此，建立整车虚拟样机模型并进行整车平顺性仿真。仿真结果与理论结果具有较好的一致性，说明本文所建整车多自由度理论模型是正确、可靠的，可用于整车的平顺性研究。 最后，基于所建整车理论模型，分析了减振器阻尼特性及减振器支柱总成衬套刚度对整车平顺性的影响，基于此，为提升整车平顺性，采用遗传算法对减振器关键结构参数及减振器支柱总成衬套刚度进行了优化设计。对比分析优化前、后的车身垂向振动，表明优化减振器支柱总成相关参数可有效改善整车平顺性。 总之，论文主要对减振器特性进行了相关分析，并联合减振器模型与整车多自由度理论模型对整车平顺性进行了研究。本文的研究成果既可以用于减振器阻尼特性的预测，也能以整车性能需求为总体目标，对减振器总成进行开发设计，为减振器总成特性与车辆动力学性能之间的合理匹配提供一定的借鉴。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 减振器的发展概述

1.3 国内外研究历史及现状

1.3.1 节流阀建模的研究历史及现状

1.3.2 减振器整体建模的研究历史及现状

1.3.3 减振器模型与整车模型联合发展的研究历史及现状

1.4 课题来源、目的和意义

1.4.1 课题来源

1.4.2 课题研究目的和意义

1.5 本文的主要内容、拟解决的关键问题和创新点

1.5.1 本文的主要内容

1.5.2 拟解决的关键问题及创新点

1.6 本文技术路线

1.7 本章小结

第2章 减振器节流阀挠度的混合解法及数值仿真验证

2.1 单片阀片挠度的计算

2.1.1 阀片挠度的小挠度解法

2.1.2 阀片挠度的梁挠度解法

2.1.3 阀片挠度的混合解法

2.2 单片阀片挠度的混合解法的数值仿真验证

2.3 叠加阀片挠度的混合解法及数值仿真验证

2.4 阀片刚度的计算

2.5 本章小结

第3章 减振器理论模型与AMESim模型的建立及试验验证

3.1 减振器结构与工作原理

3.1.1 减振器结构

3.1.2 减振器工作原理

3.2 减振器理论建模及求解

3.2.1 减振器建模涉及到的流体理论知识

3.2.2 减振器建模假设及阻尼力表达式

3.2.3 减振器摩擦力等效与气体方程

3.2.4 复原行程阻尼力分析

3.2.5 压缩行程阻尼力分析

3.3 减振器AMESim模型的建立

3.3.1 活塞总成液压模型

3.3.2 输入激励与输出力

3.3.3 速度调节阀模型

3.3.4 蓄能器模型及减振器AMESim模型

3.4 试验验证与分析

3.5 减振器参数对其阻尼特性的影响

3.5.1 预充气体压力对阻尼特性的影响

3.5.2 油液密度对阻尼特性的影响

3.5.3 叠加阀片厚度对阻尼特性的影响

3.5.4 活塞孔直径对阻尼特性的影响

3.5.5节流阀片常通孔直径对阻尼特性的影响

3.5.6 激励频率对阻尼特性的影响

3.6 本章小结

第4章 整车多自由度理论模型的研究与动力学仿真

4.1 整车多自由度理论模型的建立及求解

4.1.1 考虑减振器支柱总成衬套的整车多自由度理论模型

4.1.2 路面时域模型

4.1.3 整车多自由度理论模型的求解

4.2 整车子系统仿真模型的建立及试验验证

4.2.1 整车子系统仿真模型的建立

4.2.2 前、后悬架系统模型的仿真及试验验证

4.3 整车虚拟样机模型的建立及平顺性仿真

4.4 本章小结

第5章 减振器支柱总成特性对整车平顺性影响的研究及参数的优化设计

5.1 衬套刚度对整车平顺性影响的研究

5.1.1 衬套刚度的整体变化对整车平顺性的影响

5.1.2 基于整车平顺性的衬套刚度的灵敏度分析

5.2 减振器阻尼特性对整车平顺性影响的研究

5.2.1 迟滞特性对整车平顺性的影响

5.2.2 非对称特性对整车平顺性的影响

5.2.3 复原（压缩）阀刚度的变化对整车平顺性的影响

5.3 基于整车平顺性的减振器结构参数及衬套刚度优化设计

5.3.1 平顺性评价指标

5.3.2 基于整车平顺性的优化模型的建立及求解

5.4 本章小结

第6章 全文总结与展望

6.1 总结

6.2 研究不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文