馈能型悬架的工作原理与结构方案评价

为了回收汽车车轴与簧载质量间的振动能量,提出一种既可以改善汽车的行驶平顺性又可以回收振动能量的悬架,称之为馈能型悬架。研究了几种馈能装置的工作原理,利用模糊综合评价方法对馈能型悬架的结构方案进行了评价,结果显示静液式馈能型悬架以显著差异的优势成为最可行的馈能型悬架结构方案。     

带有粘性阻尼与库仑阻尼悬架的频率响应特性

粘性阻尼和库仑阻尼对悬架的性能影响重大,为了解悬架在粘性阻尼和库仑阻尼共同作用下的动力学特性,本文对它的频率响应特性进行了计算和分析,结果显示,在谐波激励下,(1)适当地设置库仑阻尼,可使悬架系统在低频段和共振频段内处于锁死状态,从而获得较好的动力学特性;(2)当悬架处于非锁死状态时,仅有库仑阻尼不能抑制共振点处的振动,悬架系统必须具有一定大小的粘性阻尼;在高频段内,库仑阻尼和粘性阻尼越小对减振越有利;受库仑阻尼的影响,簧载质量位移响应的幅值会有一定的小幅波动。     

刚度和阻尼系数对LQG控制主动悬架控制的影响分析

分别基于半车4自由度线性与非线性车辆模型,设计了主动悬架LQG控制器,并通过理论推导和数值仿真解析了刚度和阻尼系数对悬架控制的影响。线性模型理论推导表明,LQG控制主动悬架系统的Ricatti方程的解与刚度和阻尼系数无关,进而得出了该主动悬架的时域响应与刚度和阻尼系数无关的结论。线性模型数值仿真表明,由刚度和阻尼系数产生的被动力与主动控制力组成的整体控制力相互独立且不受刚度和阻尼系数的影响;主动控制力的全局阻尼特性随着其并联阻尼的增加而明显由正特性转变为负特性。针对通用的非线性车辆模型,通过控制系统线性化、线性化后控制系统LQG控制器设计及控制反线性化这3个环节完成非线性主动悬架的LQG控制设计。设计过程表明,非线性刚度和阻尼系数的力作用在控制系统线性化和控制反线性化中被抵消,使得悬架的整体控制力不受此两系数的影响,说明以上线性主动悬架的研究结论也适用于具有非线性刚度和阻尼特性的主动悬架。     

馈能型悬架综合性能评价体系

根据车辆平顺性的3个评价指标以及悬架节能性能,利用主观评价法和客观评价法各自的优点,建立了馈能型悬架综合性能评价体系。根据各评价指标的重要性,利用层次分析法,确定它们的主观权重;根据各评价指标的性能统计数据,利用熵值法,确定它们的客观权重;综合主观权重与客观权重,确定各评价指标的最终权重;最后根据各评价指标的最终权重与性能统计数据计算馈能型悬架综合性能的评价值。该评价体系以逐次淘汰的方式求优,通过最小的评价值与最优的馈能型悬架综合性能相对应的方式评选出最优的悬架参数方案,该体系条理性强,评选结果准确,便于计算机编程使用。     

空气阻力及升力对高速车辆操纵稳定性的影响

建立考虑空气阻力及升力影响、前轮回正的车辆转向运动的动力学模型,求取考虑空气阻力及升力的车辆稳态横摆角速度增益。基于车辆稳态横摆角速度增益解析表达式,定量解析了空气阻力及升力对车辆转向特性的影响,得知随着车速提高,空气阻力及前轴处的空气升力增强,车辆不足转向趋势愈加明显,而后轴处空气升力的作用与前二者相反。基于上述车辆转向运动的动力学模型,通过数值仿真研究了空气阻力及升力对高速车辆路面不平度稳定性的影响,得知空气阻力及前轴处空气升力的增大可使车辆质心侧向偏移量减小,而后轴处空气升力的增大则使车辆质心侧向偏移量变大。     

排气消声器性能的数值模拟

用三维有限元法计算出消声器的四端子参数,利用所求得的四端子参数计算消声器的性能,克服了由高次波影响和一维理论计算公式在高频区计算不准确造成的缺陷。利用上述方法,分别对截面形状、端部形状和进出气管位置不同的多种扩张式消声器性能进行了数值模拟。结果表明,扩张室为圆形截面的消声器性能优于椭圆形和矩形截面消声器;扩张室端部形状不仅影响消声器传递损失的大小,还影响到传递损失的变化周期;当进出气管之一与扩张室轴线偏离一定距离时,可有效地提高消声器的消声频率,改善消声性能。     

车辆主销内倾引起的回正力矩的解析

推导出车辆主销内倾引起的回正力矩准确的解析表达式,并进行了试验验证.利用空间几何关系推导出前轮转动带来的前轴抬高量与前轮转角、主销内倾角、主销后倾角、车轮中心主销后倾偏移距等之间准确函数关系式;根据转向时克服回正力矩所作的功等于前轴抬高导致其载荷势能的变化量,对前轴载荷势能的变化量求前轮转角的导数,得到了回正力矩准确的解析表达式;对某试验车辆前轮转动时的前轴抬高量进行了试验测量,试验测量数据与理论计算值基本吻合,表明推导的主销内倾引起的回正力矩的函数解析表达式准确可靠.     

7.50R20 14PR PW02型轮胎侧偏刚度的试验与拟合

为给使用某公司产7.50R20 14PR PW02型轮胎车辆的操纵稳定性研究提供准确的轮胎侧偏力计算公式,对该轮胎进行了相关试验与数值拟合。首先,在标准胎压下就5种不同载荷,测量了侧偏角范围-8°～8°内对应的侧偏力。然后使用MagicFormula模型及Unitire模型分别对该轮胎侧偏刚度进行了数值拟合,并就使用Unitire模型在数值拟合的过程中Ey(侧向力曲率因子)及μy(侧向摩擦系数)的部分拟合值超出取值定义域的现象给出了相关修正方法。最后对上述拟合结果与试验数据进行了对比分析,结果显示:使用Magic Formula模型得到的侧偏力计算公式的计算精度较高,其最大残差仅为0.68%,说明7.50R20 14PR PW02型轮胎对Magic Formula轮胎模型较适应。