车辆悬架系统在非线性阻尼作用下的动态特性研究及其应用

摘要

悬架系统是车辆的重要组成部分,它是保证车辆行驶平顺性和稳定性的关键部件。随着对汽车性能要求的日益提高,非线性对悬架系统的影响也越来越引起人们的高度关注。因此近年来,非线性悬架系统的动态特性研究已成为汽车悬架研究的重要课题。建立汽车非线性悬架模型,并利用现代非线性动力学理论,开展汽车悬架模型非线性特性的深入研究,对于揭示汽车悬架振动规律具有重要意义。
　　 本论文研究的内容得到了国家自然科学基金项目“机械故障诊断中基于非线性理论的微弱信号检测与处理技术研究”的资助(编号:50875070)。本人在该项目中承担的主要工作是以带有阻尼非线性特性的两自由度悬架模型为研究对象,利用非线性系统理论和混沌理论研究了其动力学特性,用数值方法中的时间历程曲线、相平面图及Pomcare截面图描述了系统的动力学行为。非线性是发生混沌的必要条件,用研究混沌现象的机理来判断系统故障是故障诊断的一种逆向思维方法,本文对此作了定性分析。本论文所作的主要工作如下:
　　 第一章在广泛阅读文献的基础上,对汽车悬架非线性、非线性系统理论和混沌理论的研究概况作了初步综述,开展了在阻尼非线性特性作用下的两自由度悬架系统的动态特性研究,确立了本文的研究对象和内容体系;第二章主要介绍了非线性系统及混沌的理论知识,为论文工作提供了理论依据;第三章建立了带有阻尼非线性特性的车辆悬架模型,得到了其动力学微分方程,是一个分段线性的二阶常微分方程组,为了研究方便,将其进行了无量纲化处理,为后续的系统动态特性研究提供了方程基础;第四章是本文的重点,对建立的无量纲化方程进行理论分析和详细的数值计算,利用数值方法中的时间历程图、相平面图和Pomcare截面图等,借着MATLAB软件的编程计算,得到了悬架系统在不同参数下的动态特性;从分析中我们得到,系统并没有进入混沌状态,而是一直处于周期状态或拟周期状态,这正好证明了本论文中所拟合的减振器的阻尼分段线性曲线的合理性,另一方面也是对“为什么符合此曲线的减振器被广泛应用于汽车悬架上?”的很好诠释。第五章主要介绍了国内外故障诊断技术的发展及研究状况,通过对基于混沌的故障诊断方法的研究,并将混沌理论应用到了机械系统的故障诊断中,得到一种对车辆悬架系统故障诊断的定性分析方法,为以后的系统故障诊断提供了一种研究思路;第六章对全文进行了总结,指出本文存在的不足及今后的发展方向。