汽车磁流变半主动悬架系统设计与试验

为了提高汽车的平顺性和行驶稳定性,设计了一种安装双出杆式磁流变减振器的汽车半主动悬架系统。在分析传统的磁流变减振器力学模型的基础上,提出了一种改进的磁流变减振器多项式模型,建立了基于磁流变减振器的半主动悬架系统动力学模型;设计了磁流变减振器物理样机,进行了磁流变减振器的力学特性试验,获得该磁流变减振器的示功特性和速度特性曲线,并利用试验结果进行了模型参数识别与模型验证。考虑时滞对悬架系统的影响,计算了该磁流变半主动悬架的临界时滞,采用Smith预估时滞补偿控制策略,设计了磁流变半主动悬架模糊时滞控制器;利用Matlab软件进行了磁流变半主动悬架时滞补偿控制仿真对比分析;研制了汽车半主动悬架测试系统,开展了磁流变半主动悬架控制台架试验。仿真与试验结果表明,所研制的磁流变减振器耗能效果良好,控制灵敏;试验建模所获得的改进型磁流变减振器多项式力学模型是正确的。与被动悬架相比,在正弦激励和随机路面谱输入下磁流变半主动悬架的簧载质量加速度下降30%左右,减振效果明显。     

磁流变减振器设计中若干关键问题探讨

磁流变减振器具有体积小、阻尼力大、动态范围广、频响高等优点,应用于车辆悬架减振上,可以很好地满足悬架主动、半主动减振性能的需求。本文主要从磁流变液的特性、励磁材料的选择、磁路工作点的确定以及磁路级数的选择等方面对磁流变减振器设计中需要注意的几个关键问题进行了详细论述,主要分析了励磁材料选择应遵循的原则以及软磁材料工作点的确定方法,为磁流变减振器的设计与应用提供了理论依据。     

拖拉机前桥半主动悬架特性参数匹配与控制

针对拖拉机减振性能差的问题,以定位阀输入电压与磁流变减振器励磁电流作为半主动悬架特性参数,进行了参数匹配台架试验。基于匹配试验结果,提出频域快速控制策略,采用LabView作为软件开发平台,以PCI6024E型数据采集卡为核心设计了半主动悬架控制系统,进行了试验验证。结果表明,定位阀输入电压与磁流变减振器励磁电流的合理匹配,可明显衰减悬架动态特性响应;所设计的半主动悬架控制系统能有效抑制簧载质量的垂向振动,改善拖拉机减振性能。     

用于车辆悬架的磁流变减振器研究动态

出于提高车辆悬架性能的目的,国内外对主动、半主动悬架相关技术展开了深入研究,磁流变减振器因为具有能耗低、响应快、可控性好等特点而受到特别关注。对磁流变减振器的设计需要在深入研究其工作模式和力学模型的基础上,探讨减振器内部磁场和流场分布规律,研究结构参数对阻尼力的影响以及磁路结构的优化设计。对于目前存在的响应滞后、高温衰退等问题有待深入研究。磁流变减振器的开发要和悬架系统参数设计结合起来,与系统实现完好匹配才能开发出能显著提高车辆悬架性能的磁流变减振器。     

汽车半主动悬架的多目标遗传优化

汽车采用磁流变液减振器，可根据不同的道路行驶条件，通过改变磁场强度来改变减振器的阻尼特性。提出了一种多目标汽车半主动悬架的遗传优化技术，以行驶安全性、乘坐舒适性、结构空间需要作为优化设计目标或约束，选择悬架系统阻尼作为优化参数，以一个受路面谱激励的1／4汽车模型为例，采用一种高效十进制遗传算法对半主动悬架的减振效果进行验证，结果表明该遗传算法对汽车半主动悬架的参数优化具有较好的效果。     

汽车悬架阻尼匹配研究及减振器设计

为了使车辆满足平顺性要求,对车辆悬架系统阻尼匹配进行了研究,建立了最佳阻尼比设计方法及减振器速度特性分段线性数学模型.以此模型为基础,建立了减振器阎系参数设计数学模型,并对阀系参数进行优化设计.对设计减振器进行了特性试验和整车振动试验,并与原车裁减振器性能进行了对比.结果表明,车辆悬架系统阻尼匹配合理,减振器阀系参数设计方法正确,设计参数值准确、可靠.     

客车空气悬架参数匹配研究

为确定安装在空气悬架上的减振器阻尼值,对空气弹簧进行了理论推导,得到了空气弹簧非线性力的数学表达式,并建立了SIMULINK模型;在对客车进行了适当的简化之后,建立了空气悬架客车的半车五自由度的数学模型及仿真模型。在建立模型的基础上,对不同减振器阻尼值搭配在典型工况下,进行了仿真分析;以后轴上方座椅处加速度均方根值为依据,根据仿真分析结果,得出了减振器阻尼值范围。经过相关试验验证,证明该客车具有较好的平顺性。该匹配方法对空气悬架参数的确定,具有指导意义。     

基于电磁阀减振器的1/4车辆半主动悬架非线性控制

在电磁阀减振器力-速度特性试验基础上,针对电磁阀减振器1/4车辆半主动悬架非线性特性和电磁阀减振器可调阻尼力输出饱和特性,提出一种基于输入饱和的滑模控制策略。建立半主动悬架1/4车辆非线性模型和输入简化的悬架参考模型。设计半主动悬架1/4车辆非线性模型滑模控制器,同时考虑电磁阀减振器阻尼力存在的输出饱和特性,设计辅助分析系统,以控制补偿信号对滑模控制器进行饱和补偿。Matlab/Simulink仿真与台架试验结果表明:设计的输入饱和滑模控制器能有效消除电磁阀减振器输出饱和特性影响,使电磁阀减振器半主动悬架车身垂向加速度、悬架动挠度等性能指标很好地跟踪或接近悬架参考模型理想输出,优化电磁阀减振器半主动悬架非线性控制与设计,有效改善车辆乘坐舒适性。     

汽车可调阻尼减振器设计研究

为了提高汽车可调阻尼减振器的减振效果,考虑到整体车辆系统振动、汽车减振器的阻尼特性,通过分析减振器最佳阻尼系数、车辆悬架系统参数,进行力-速度特性计算,研究优化方法,以原车减振器的参数为设计的依据,通过计算所得出的结论,说明优化设计的汽车可调阻尼减振器的振动传递幅度等参数均较理想,满足设计要求。     

汽车磁流变半主动悬架系统模糊控制仿真研究

建立了两个自由度1/4车体基于磁流变减振器的半主动悬架系统的数学模型,设计了汽车磁流变半主动悬架系统模糊控制器,通过应用Matlab/Simulink仿真软件包对比仿真,结果表明模糊控制磁流变半主动悬架系统的控制效果明显优于磁流变被动悬架系统,为磁流变半主动悬架在汽车上的应用提供了参考。     

内置电磁阀式阻尼连续可调减振器设计与试验

基于先导溢流阀原理设计了一种内置电磁阀式阻尼连续可调减振器,对可调阻尼力进行了理论分析,在Simulink中建立其力学仿真模型;结合减振器试验标准设计可调减振器的试验方案,利用INSTRON-8800型单通道伺服激振台架对可调减振器样件进行试验。试验结果表明,减振器的复原阻尼力调节范围为0~3.72 k N,压缩阻尼力调节范围为0~1.01 k N;并且与仿真结果之间的误差未超过20%,证实了减振器模型的正确性和减振器结构的可行性。通过试验获得的阻尼力与电流关系可为半主动悬架控制器的匹配开发提供数据支撑,为减振器设计提供参考。     

磁流变减振器多场耦合仿真分析

研究了磁流变减振器电磁-流和流-固耦合的建模方法及求解方法。基于电磁-流和流-固耦合有限元方法,利用Adina软件建立高精度的流-电磁有限元网格模型和固体有限元网格模型,并在Adina软件后处理中进行求解分析,分别得到了磁流变减振器非控状态和通电状态的阻尼力-速度特性、示功特性、磁场分布特性、核心区域流场压力场和速度场特性。仿真结果表明:在高速磁流变液的冲击下,核心区域流场压力场变化明显;根据磁场分布特性,说明设计的单筒磁流变减振器结构能增大阻尼力调节范围。在电磁-流和流-固耦合计算中考虑了流体湍流流动,尽量使仿真模型与物理模型保持一致,试验结果与仿真结果吻合较好。     

液压限位缓冲结构在汽车减振器上的应用

在分析普通双筒式减振器结构和工作原理基础上,提出一种加装双活塞液压限位缓冲器的汽车减振器,并对其工作机理进行分析;建立了具有液压限位缓冲结构的汽车减振器等效液压系统模型,对其阻尼特性进行分析.分析结果表明：在汽车减振器内部加装液压限位缓冲结构,可以产生附加阻尼力,使减振器具有更好的减振功能,有效地提高汽车恶劣行驶工况下的平顺性.     

车辆半主动悬架动力学分析及模糊PID控制仿真

首先建立4自由度1/2车体动力学模型,针对车辆悬架为非线性、时滞、不确定系统,设计了半主动悬架的参数自整定模糊PID控制器,实现PID参数在线修正的功能,并以C级路面作为输入信号,运用Matlab/Simulink控制仿真软件对该半主动悬架模型各平顺性指标进行计算机仿真,结果表明,模糊PID控制的半主动悬架与被动悬架和模糊控制的半主动悬架相比在对车身垂直加速度、俯仰角加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷等平顺性指标都有较大的改善,验证了模糊PID控制具有较好的自适应能力。     

联合收获机差逆变速箱整体式箱体设计与分析

履带式联合收获机的行走机械变速箱箱体大多采用中间分离式结构形式,其密封性和可靠性不高,且拆卸维修不便,有必要研究设计整体式箱体。为此,在满足差逆变速箱原理的基础上,采用Pro/E软件对整体式箱体进行绘制,设计开口布局,用其自带的装配模块模拟装配并验证开口布局的合理性,对其安装形式和连接方式重新设计。应用ANSYS Workbench对箱体进行有限元静力学强度分析和有限元模态分析,通过DH5902动态信号采集仪采用锤击法进行箱体试验模态分析并与有限元仿真结果对比,结果表明:总体刚度满足要求,有限元模态分析结果与试验模态分析结果相差不大,满足要求。     

固相浓度电容传感器特性分析与结构参数优选

针对螺旋加料管道内固相物料浓度检测受固相分布影响大的问题,基于电容检测原理,设计螺旋表面极板电容传感器.采用有限元仿真方法,建立电容传感器的三维有限元模型,仿真分析电容传感器灵敏度场分布特性,以及源/检测极板张角、极板轴向长度、屏蔽罩半径、保护极板张角等结构参数对电容传感器检测场各项指标的影响.使用单因素轮换法,筛选出每个因素的理想水平范围.以减小均匀性误差为目标,选择正交试验以及方差分析法,得到各因素的主次顺序以及最优的因素组合,其灵敏度场均匀性误差参数为5.06%.设计检测场均匀性验证试验,搭建传感器实物,实测灵敏度场均匀性误差参数为5.43%,显著改善了传感器检测场的软场效应,减小固相分布对固相浓度检测的影响,满足实际应用需要.     

基于减振器阻尼非线性的汽车悬架系统建模与研究

在进行汽车悬架系统建模时,把减振器建立成线性与非线性两种模型,从而建立相应的两种悬架模型,并运用平均加速度法对这两种模型进行推导求解。在求解过程中运用Matlab中的S-函数构建仿真模块。仿真与试验数据的对比结果表明,选用合适的非线性减振器模型比采用线性模型更符合实际,更利于对汽车平顺性的研究。     

土壤剖面水分传感器探头仿真与试验

为准确掌握土壤墒情信息,针对农田环境下不同作物根区土壤含水率变化难以实时观测的问题,对土壤剖面水分传感器探头进行了仿真,并通过试验验证,给出了传感器探头设计尺寸的优选方案。在建立传感器探头微量化平面电容二维模型的基础上,分析了传感器探头结构变化对探头微量化平面电容周围电场强度和电容变化的影响,确定了探头结构尺寸的最优组合。当探头铜环电极外径40 mm、内径38.4 mm、轴向长度20 mm、轴向间距15 mm时,探头的灵敏性和探测范围最优。试验结果表明,本文研究的土壤剖面水分传感器测量精度为±1.42%,具有很高的稳定性和一致性。所设计的传感器探头可以根据实际测量深度需要任意组合,满足不同作物根区深度的土壤含水率测量需求。