汽车悬架系统二自由度模型的振动特性研究

基于Matlab/Simulink建立了汽车前悬架系统的二自由度振动模型,分析了系统在缓冲块作用下的瞬态响应,并进行了悬架参刚度、阻尼和轮胎刚度等参数对车身动态响应的灵敏度,通过Adams模型动态仿真分析验证了Simulink模型的正确性.仿真分析为后续系统地研究悬架系统奠定了基础.     

汽车悬架和轮胎参数的最佳匹配的研究

本文通过汽车沿不平路面行驶时所激起的垂直振动分析,提出了汽车行驶极限速度的评价指标;通过悬架和轮胎对极限速度评价指标影响的分析,从系统优化设计观点,提出了汽车在给定行驶条件下悬架和轮胎的刚度和阻尼最佳匹配方法,以提高汽车行驶极限速度。     

变形路面上越野汽车悬架优化的仿真分析

为了提高越野汽车的平顺性，研究了不同类型越野路面变形程度与悬架振动参数之间的关系.应用载荷沉陷理论建立了地面非线性离散模型.综合动态轮胎力、悬架动挠度、越野地面沉陷等因素建立了简化越野车辆模型的动力学方程.通过改变土壤类型和越野路况，对松软路面上悬架参数与车身垂向加速度的关系进行仿真.以平顺性为目标，分析了松软路面不同变形程度对优化的悬架阻尼值的影响.仿真结果表明，增大系统刚度比可以显著减小车身垂向加速度，但刚度比不宜超过临界值；在变形较大的路面上行驶时，应采用较大的悬架阻尼以改善平顺性.     

汽车八自由度模型动态仿真研究

汽车振动系统是一个非常复杂的系统. 为达到准确反映整车振动情况,基于一定假设,在Matlab软件中利用牛顿法建立某汽车八自由度振动模型. 分析整车动态时域响应特性,基于滤波白噪声和二阶Pade算法,建立四轮相关路面模型. 验证路面精确度,并将其作为激励输入整车振动模型,利用Newmark显式积分法进行求解,将各响应量时域信号转化为频域响应信号并与该振动系统的频域仿真对比. 结果证明该模型的可靠性好,求解速度快. 进一步研究车身质心位置、悬架刚度、轮胎刚度和悬架阻尼等因素对驾驶员与车身质心处舒适性的影响,并基于原车参数提出改善整车舒适性的建议.     

电磁轴承阻尼上限的动态特性分析

为了研究电磁轴承系统的高频稳定性问题,需要研究电磁轴承阻尼的动态特性.以单自由度系统中力和刚度、阻尼的基本力学方程为基础,忽略电气系统的影响,推导了在一定的振动幅值下,电磁轴承最大阻尼随转子振动频率增加而变化的关系,结果表明,电磁轴承能够提供的阻尼随着转子转速或振动频率的增加而迅速减小.这在研究高速转子稳定性问题时应给予足够的重视.     

汽车平顺性建模及其仿真研究

通过分析汽车振动源和人体对振动的反应,用模态综合技术,建立了十三自由度人－椅－车系统的动力学模型,运用随机振动理论,给出了振动形态,传递函数,悬架动挠度,车轮动载荷,座椅加速度等参量的计算方法,开发了一套“汽车平顺性仿真软件”并利用已有的汽车数据地驶时的振动特性进行了仿真,得到了重要结论：发动机与轮胎刚度,阻尼,后桥阻尼对驾驶员座椅处的振动影响不大;驾驶员座椅的垂直刚度增加很大时,对垂直方向振动响     

基于平顺性的汽车悬架主要参数设计方法

针对汽车悬架设计中弹簧刚度和阻尼系数的选取估算精度低、不能同时获得平顺性评价的问题,提出了一种克服上述问题的悬架主要参数设计方法。通过频域分析给出悬架主要参数与性能参数关系图,运用该图在已知悬挂质量、非悬挂质量和轮胎刚度等参数的情况下设计悬架刚度、阻尼和动行程。可在设计的初始阶段对悬架刚度和阻尼进行有效匹配,并对采用相应参数汽车的平顺性和轮胎抓地性能进行较准确的预测。该方法可提升悬架设计的效率和质量,可根据用户需求进行针对性设计和系列化设计。     

车辆半主动悬架负刚度控制策略研究

通过分析车辆悬架弹簧静挠度和动挠度的功能特性,得到了悬架弹簧的理想刚度特性.这一理想工作特性可以通过在普通弹性元件的平衡点并联具有负刚度特性的元件实现,由此提出了车辆悬架的负刚度控制策略.通过数值仿真,对比分析了悬架负刚度半主动控制策略、天棚阻尼半主动控制策略、理想天棚阻尼控制策略的控制效果.对磁流变液减振器负刚度特性的分析表明,其可以作为具有负刚度特性的半主动作动器使用.讨论了在基于磁流变液减振器的半主动悬架中负刚度控制策略的技术实现方法,通过仿真和实验对负刚度控制策略和天棚阻尼控制策略进行了对比分析,结果表明,负刚度半主动控制能更好的抑制振动对车身加速度和轮胎动位移的影响.     

非平稳路面激励下车辆振动动力学建模与仿真

为研究非平稳路面激励下车辆振动特性,建立了非平稳路面时域模型及1/2车身的五自由度汽车振动模型.运用Margenau-Hill时频分析方法,对非平稳路面汽车前后轮激励进行时频特性分析,结果表明非平稳路面激励具有低频波动特性.最后以第二类拉格朗日法为理论基础,建立振动动力学方程,并借助MATLAB/simulink建立振动仿真模型,得出在非平稳路面激励下,分别适当减小汽车座椅悬架与后悬架刚度以及提高汽车座椅悬架与后悬架阻尼,可以提高驾驶员的乘坐舒适性.     

基于MatLab的车辆振动响应幅频特性分析

为了研究汽车振动响应的幅频特性,利用拉格朗日方程建立了1/4车辆几何模型,并利用Simulink对车辆振动响应幅频特性进行了仿真.结果表明:减振器阻尼系数的适当增加可以有效降低共振时车轮与路面之间的动载;而悬架刚度的增加会使车辆行驶平顺性变差.分析结果对提高车辆行驶平顺性和安全性具有一定的参考价值.     

一类非线性时滞悬架系统的Ｈ∞ 控制

用范数有界的非线性函数表示车辆主动悬架系统的悬架刚度和悬架阻尼的非线性不确定特性,建立一类具有控制输入时滞的非线性主动悬架系统模型.基于线性矩阵不等式,对非线性时滞悬架系统提出一种新的H∞鲁棒控制策略,最优控制车身的垂直加速度、轮胎变形量、悬架动扰度3个系统性能参数,保证闭环控制系统在随机干扰下的稳定性.仿真结果显示了该方法的有效性,大大提高了驾乘汽车的舒适性和安全性.     

压电材料圆形板热弹耦合作用下的主共振

以温度场中的压电材料圆形薄板为研究对象,基于Von Karman大挠度理论及弹性力学基本理论,利用Bubnov-Galerkin原理推导出了压电圆形薄板的非线性动力学方程.利用多尺度法求得系统发生主共振时的幅频、相频响应方程.利用Lyapunov理论对系统稳态解的稳定性进行了分析.借助MATLAB软件分析了板中心温度、阻尼、外激励幅值、板厚对系统主共振响应的影响.研究结果表明:板中心温度增大会引起系统的响应幅值减小,发生跳跃的外激励频率与固有频率的比值增大,板中心温度对系统的影响相当于阻尼的作用,温度场对系统振动特性具有很大的影响;当外激励幅值增大时,系统的响应幅值也会随之增大,共振区域增大,适当地增大外激励幅值可以使系统避开不稳定区域.     

立式重载储能飞轮转子动力学特性分析

飞轮转子-轴承系统的动力学建模及动特性分析是立式重载储能飞轮系统的关键问题。针对重载储能飞轮转子具有重量大、转速高等特点，考虑了电机转子的质量和刚度，建立了飞轮转子-电机转子-轴承系统的集中质量动力学数学模型，计算得到飞轮转子-电机转子-轴承系统的固有频率、临界转速等动力学特性。通过对飞轮转子进行升速瞬态响应分析发现飞轮转子在升降速过程中存在两阶临界转速，容易发生共振，损害轴承。因此为了避免共振或者降低共振峰值，研究了轴承支撑刚度、阻尼以及升速速率对飞轮转子临界转速和共振峰值的影响，计算结果表明，飞轮转子的前两阶临界转速受支撑刚度的影响，随着支撑刚度的增大，飞轮转子的临界转速增大，当支撑刚度增加至一定程度，转子临界转速不再改变。转子临界转速受阻尼影响较小，随阻尼变化而小幅度改变。此外，研究了升速速率对转子振动特性的影响，发现通过提升转子升速速率亦可以有效降低转子振动幅值。为了验证飞轮转子轴承系统动力学模型的合理性，对飞轮转子系统进行升速试验，发现仿真计算结果与试验结果一致，证明了该模型的合理性。     

汽车动力学分析及悬架子系统优化设计

为提高汽车的行驶平顺性及操纵稳定性,在进行整车动力学分析的基础上建立汽车悬架系统多目标优化模型,并提出一种基于改进遗传算法的悬架参数多目标优化方法.该方法改进了传统遗传算法中的种群个体选择机制,锦标赛选择过程由外部非支配集和原种群同时参与,可使多次迭代所得父代种群与子代种群中的最优个体均有机会被选取,保证了新种群的多样性.以某轻型客车为研究对象,选取车身侧倾角、横摆角速度及振动加速度作为优化指标,对悬架系统的弹簧刚度、减振器阻尼系数及稳定杆扭转刚度进行多目标优化.实车实验结果表明:与悬架优化前相比,汽车行驶过程中的车身侧倾角、横摆角速度及质心振动加速度分别下降了12.3%、6.4%和9.8%.所提出的基于改进遗传算法多目标优化策略可合理匹配悬架系统各参数,改善汽车的行驶平顺性及操纵稳定性.     

考虑机体动力特性的前起落架摆振分析

以某型客机为对象,研究了飞机滑跑时前起落架的摆振稳定性问题。首先建立了考虑机体动力特性的起落架摆振动力学方程组,之后将某型客机参数带入方程组求解得到了该型机前起落架滑跑临界阻尼、临界速度及发生摆振的频率范围。研究结果表明,该机滑跑时出现的摆振失稳问题为减摆器阻尼不够而引起的轮胎型摆振,且该摆振与机体振动模态形成了耦合共振,可以通过增大减摆阻尼避免此问题。同时,还研究了机体结构弹性、轮胎刚度对起落架摆振特性的影响规律。起落架摆振临界速度、最大临界阻尼值及摆振频率随着轮胎扭转及侧向刚度的增大而增大;而机体弹性使飞机起落架的摆振频率更低,且摆振稳定区变小,更易发生摆振现象。因此在研究现代新型大型客机起落架摆振稳定性问题时,不能忽略机体动力特性的影响。     

水电机组两相线间短路时的参、强联合共振研究

为了研究水电机组在发生两相线间短路时的振动和稳定性,应用机电耦联系统的能量法,在考虑转子静偏心和振动偏心的综合影响后,得到气隙磁场能量表达式,建立轴系扭转共振时的第一阶近似微分方程.分别对参激共振、强迫共振和参、强联合共振的幅频特性进行分析,得到物理参数变化对共振影响的规律,即加大电磁阻尼、减小偏心、降低激磁电流就可以减轻振动、降低危害.研究发现,单独改变机械参数或电磁参数,都会对耦联系统的共振曲线产生明显的影响;由机电相互作用引起的系统共振现象更加丰富,这是单独的机械系统所不具备的.     

悬架参数对行驶平顺性和道路友好性的影响

为探讨悬架系统对乘员舒适性及车辆造成道路破坏程度的影响规律,建立了能反映四轮随机输入下车辆振动状况的十自由度三维空间模型,根据行驶平顺性和道路友好性各自评价指标进行了数值仿真,分析了悬架刚度、阻尼值对平顺性和道路友好性的影响,并在现有悬架参数基础上提出了改善二者的合理性建议：应稍减小后悬架刚度,减小前悬架阻尼至最佳阻尼值,适当增加后悬架阻尼值。     

基于平顺性与操纵稳定性的悬架系统多目标优化

针对汽车悬架系统开发设计中行驶平顺性和操纵稳定性两个目标相互矛盾的问题,以某轻型乘用客车后悬架系统为研究对象,建立了汽车悬架系统多目标优化模型。以汽车行驶平顺性、操纵稳定性为优化目标,选择后悬架弹簧刚度、减振器阻尼系数及稳定杆扭转刚度为优化参数,设计了一种基于改进遗传算法NSGA-Ⅱ的悬架系统多目标优化策略。悬架优化前...     

考虑限位器的汽车非线性系统振动特性

建立了考虑限位器的悬架非线性隔振系统的数学模型.对引进弹性限位器且不考虑限位器接触问题的弹簧阻尼系统悬架进行了力学分析,利用系统动力学和随机振动理论,将汽车简化为1/2的四自由度模型,建立了考虑悬架隔振系统非线性特性的整车系统在路面随机激励下的非线性动力学方程,最后用Monto Carlo法模拟路面随机激励谱,在时域内对整车非线性系统振动特性进行仿真,并与传统的考虑线性悬架系统的整车动力学特性进行对比,以研究悬架隔振系统非线性特性对汽车平顺性的影响.     

螺旋锥齿轮非线性振动特性及参数影响

引入沿啮合点法向的相对位移,建立了含间隙、时变啮合刚度和传动误差的螺旋锥齿轮传动7自由度动力学模型.运用五阶自适应Runge-Kutta方法对系统非线性振动特性和参数变化对混沌、冲击等行为的影响进行计算分析,得到冲击、非冲击的参数区间.结果表明,随着啮合频率增大、啮合刚度系数增大或啮合阻尼系数减小,系统分别经倍周期分岔、Hopf分岔两种途径进入混沌;随着载荷系数、啮合阻尼系数的增大和啮合刚度系数的减小,混沌和次谐波消减,冲击状况改善,间隙非线性的影响减弱,啮合阻尼系数变化的影响在轻载时更显著,而啮合刚度系数变化的影响在重载时更显著.