采用新型一体式悬架减振支柱的汽车行驶平顺性研究

摘要

行驶平顺性是汽车的重要性能之一，其性能的好坏不仅影响乘客的舒适性和货物的完好性，而且对汽车的动力性能、运输效率、使用寿命和燃料经济性等性能也会造成影响。汽车悬架作为衰减路面传递给车身振动冲击的主要部件，对汽车平顺性有着至关重要的影响。而半主动悬架因为其性价比高于被动悬架和主动悬架，已成为当前国内外汽车新技术的研究热点。本课题针对乘用车半主动悬架展开研究，在课题组已有研究基础上，将一种由可变刚度空气弹簧和可调阻尼减振器组成的新型一体式减振支柱应用于某乘用车悬架系统，研究该新型一体式减振支柱对整车平顺性的影响。
　　 介绍了新型一体式减振支柱的结构组成与工作原理。根据某乘用车的前、后悬架结构和性能要求，分别设计了与该车前、后悬架相匹配的新型一体式减振支柱。运用MATLAB软件分析了前、后新型一体式减振支柱的刚度和阻尼特性，并给出了前、后新型一体式减振支柱的刚度和阻尼特性仿真结果。
　　 针对所研究的乘用车，运用ADAMS/Car软件建立了包括前悬架系统、后悬架系统、车身系统和轮胎在内的整车多体动力学模型。
　　 基于ADAMS/Car Ride模块，考虑前、后新型一体式减振支柱具有“低”、“中”、“高”三种阻尼状态，分别进行正弦激励、脉冲激励和随机路面激励下的整车行驶平顺性仿真，结果表明，采用新型一体式减振支柱可以使整车悬架系统具有良好的工况适应能力，通过调节减振支柱的阻尼状态可以使整车获得较好的行驶平顺性。
　　 将研制的新型一体式减振支柱样件安装到实验样车底盘的前、后悬架系统中，基于MTS320型四立柱轮胎耦合式道路模拟机，对实验样车进行整车行驶平顺性试验，结果表明，在正弦激励试验下，整车质心处垂直加速度随着阻尼的增大而增大，试验数据和仿真数据的误差在14％以内;在脉冲激励试验下，采用前“高”后“低”阻尼状态时，后轮驶过三角形凸块时的整车质心处垂直加速度小于“高”阻尼状态时的整车质心处垂直加速度，试验数据和仿真数据的误差在13％以内;在随机路面激励试验下，随着阻尼力的增大，整车质心处垂直加速度增大，对应的功率谱密度峰值增大，整车的行驶平顺性变差。这三种试验结果与仿真结果有着相同的趋势，验证了整车多体动力学模型的正确性以及新型一体式减振支柱的性能特点，为研究乘用车被动式悬架性能改进和半主动悬架研发提供了的有益参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 半主动悬架的研究进展

1．2．1 国外的研究进展

1．2．2 国内的研究进展

1．3 汽车行驶平顺性的影响因素

1．4 本文的研究目的和研究内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

第二章 新型一体式减振支柱的设计方案

2．1 新型一体式减振支柱的结构组成及工作原理

2．1．1 新型一体式减振支柱的结构组成

2．1．2 新型一体式减振支柱的工作原理

2．2 实验样车主要参数的确定

2．2．1 实验样车参数的获取

2．2．2 实验样车前、后悬挂质量的确定

2．2．3 整车转动惯量的确定

2．3 新型一体式减振支柱的刚度设计方案

2．3．1 前、后悬架刚度的初步确定

2．3．2 新型一体式减振支柱刚度特性的建模

2．3．3 新型一体式减振支柱刚度特性的仿真分析

2．4 新型一体式减振支柱的阻尼设计方案

2．4．1 前、后悬架阻尼的初步确定

2．4．2 新型一体式减振支柱阻尼特性的建模

2．4．3 新型一体式减振支柱阻尼特性的仿真分析

2．5 本章小结

第三章 整车多体动力学模型的建立

3．1 基于ADAMS／Car的建模方法

3．1．1 ADAMS／Car软件简介

3．1．2 ADAMS／Car建模方法

3．1．3 基于ADAMS／Car的悬架系统研究进展

3．2 悬架系统建模

3．2．1 前悬架的建模

3．2．2 后悬架的建模

3．3 轮胎和车身系统模型

3．3．1 轮胎模型

3．3．2 车身模型

3．4 转向系统模型

3．5 实验样车整车模型的建立

3．6 本章小结

第四章 整车行驶平顺性仿真试验

4．1 正弦激励仿真试验

4．2 脉冲激励仿真试验

4．3 随机路面激励仿真试验

4．4 本章小结

第五章 整车行驶平顺性实车试验

5．1 MTS320型四通道轮胎耦合道路模拟系统简介

5．2 试验仪器及设备

5．3 试验方案与数据采集

5．4 正弦激励整车试验

5．5 脉冲输入整车试验

5．6 随机路面输入整车试验

5．7 前左、右减振支柱单激励分析

5．8 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文