重型牵引车整车平顺性分析与空气悬架系统参数优化

摘要

空气悬架具有理想的非线性弹性特性，由于其固有频率低、刚度和高度可调，引起了国内外众多汽车悬架研究人员的高度重视，目前，空气悬架在客车和商用车上得到了广泛使用。　　 本文以某空气悬架的重型牵引车为研究对象，首先，介绍了空气弹簧的工作原理和结构特点，分析了空气弹簧的多项式数学模型，并对空气弹簧和减振器进行了台架试验;其次，建立了空气悬架和钢板弹簧悬架的刚柔耦合模型以及整车虚拟样机模型，采用谐波叠加法编写了Matlab路面谱程序;利用ADAMS/Car进行了整车随机路面和脉冲路面输入下的行驶平顺性仿真;最后，运用ADAMS/DOE实验设计中的响应曲面法(RSM)分别拟合出了驾驶员处和鞍座处的加权加速度均方根值与空气弹簧的刚度和减振器的阻尼之间的RSM近似二次多项式模型;利用多学科优化设计软件Isight将近似模型集成到Excel组件，形成了多目标优化问题，通过第二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对两个目标函数同时进行了优化分析，得到了目标函数的最优解。　　 在文末，将优化匹配后的空气弹簧刚度和减振器阻尼重新代入ADAMS整车动力学模型中，对优化前、后汽车的平顺性进行了对比分析。通过比较，该优化方案显著改善了牵引车的行驶平顺性，验证了该优化方案的可行性。

目录

声明

摘要

致谢

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外空气悬架发展概况

1．3 平顺性分析发展现状

1．4 本课题研究的主要内容、方法和意义

第二章 空气弹簧和减振器台架试验

2．1 空气弹簧的结构特点

2．2 空气弹簧刚度特性

2．3 空气弹簧台架试验

2．3．1 静特性试验

2．3．2 动特性试验

2．3．3 试验结果分析

2．4 减振器速度特性实验

2．5 小结

第三章 整车虚拟样机模型的建立

3．1 空气悬架子系统的建立

3．2 前悬架子系统的建立

3．3 转向子系统的建立

3．4 轮胎子系统的建立

3．5 车架子系统的建立

3．6 动力总成子系统的建立

3．7 驾驶室子系统的建立

3．8 制动子系统的建立

3．9 整车装配模型

3．10 小结

第四章 整车平顺性仿真分析

4．1 平顺性评价标准

4．2 路面模型建立

4．2．1 ADAMS道路模型简介

4．2．2 道路模型建立

4．3 随机路面输入下汽车行驶平顺性仿真分析

4．3．1 试验仿真方法

4．3．2 仿真结果分析

4．4 脉冲路面输入下汽车行驶平顺性仿真分析

4．4．1 试验仿真方法

4．4．2 仿真结果分析

4．5 小结

第五章 空气悬架系统刚度阻尼优化

5．1 响应曲面(RSM)近似模型

5．1．1 响应曲面法(RSM)介绍

5．1．2 目标函数

5．1．3 约束条件

5．1．4 试验因子及水平

5．1．5 回归分析

5．2 Isight多目标优化

5．2．1 Isight软件介绍

5．2．2 Isight多目标优化的实现

5．3 优化结果分析

5．4 小结

第六章 全文总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

附录一：ADAMS中编写的计算加权加速度均方根值函数

附录二：ADAMS／Car 3D 样条路面谱Matlab代码

硕士期间参与的科研项目

攻读硕士学位期间发表的论文