汽车空气弹簧悬架系统的非线性动力学特性研究

摘要

汽车悬架系统是汽车的车架与车轮之间的一个连接结构系统，是汽车的重要组成部分。空气弹簧悬架系统作为一种新型的悬架系统能有效提高汽车的行驶平顺性、操纵稳定性、行驶安全性，并减少整车的震动噪声。目前，我国的空气弹簧悬架系统的发展相比国外还远远不足。因此，针对汽车空气弹簧悬架这一非线性系统，建立其非线性系统模型，开展对其非线性行为的研究，对于揭示其振动规律具有重要的意义。本论文从解析分析和数值仿真两个角度出发，建立了在单频正弦路面激励下，空气弹簧悬架系统的几种非线性模型。选用单轮二自由度空气悬架模型，使用平均法针对其微分方程求解。选用整车七自由度模型，使用MATLAB进行数值仿真，针对各种参数条件下空气悬架系统中可能出现的运动状态进行数值分析。
　　论文通过平均法理论，得到了二自由度空气悬架模型在正弦激励下的近似解。通过数值仿真得到了七自由度系统在不同参数条件下的庞加莱截面、位移响应、相图和频谱图，并以此鉴别系统在单频正弦路面激励下的运动状态。分析了模型的系统参数以及外激励条件，包括阻尼、非线性刚度项、激励幅值、激振频率等对空气悬架系统的影响。结果表明系统在某些参数下会出现危害行驶安全的混沌运动，为汽车空气悬架的参数设计提供了参考。

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1绪论

1.1问题的研究背景及研究意义

1.2汽车空气悬架介绍

1.2.1空气弹簧的主要特点

1.2.2汽车空气悬架的研究现状

1.3非线性振动理论的研究历史、发展现状

1.4本文研究的主要内容及目的

2汽车空气弹簧悬架模型的建立

2.1空气弹簧的非线性力

2.2建立空气悬架的力学数学模型

2.2.1整车七自由度空气悬架模型

2.2.2单轨四自由度空气悬架模型

2.2.3单轮二自由度空气悬架模型

2.3本章小结

3空气悬架系统的近似解

3.1概述

3.2平均法理论

3.3空气悬架模型的解析解

3.4本章小结

4空气悬架系统的非线性动力学分析

4.1混沌运动概述

4.2混沌产生的机理

4.3混沌运动的判别

4.4数值方法

4.5空气悬架系统的非线性特性

4.5.1阻尼系数对空气悬架系统的影响

4.5.2非线性参数对空气悬架系统的影响

4.5.3外激励对空气悬架系统的影响

4.6本章小结

5总结与展望

5.1全文总结

5.2展望

致谢

参考文献