【摘要】：仿生懸架研究是車輛工程領(lǐng)域的一個(gè)前沿性課題。由于懸架不僅需要適應(yīng)更多路面道路狀況,對(duì)大振動(dòng)、大沖擊進(jìn)行緩沖減振,也需要對(duì)小振動(dòng)進(jìn)行過(guò)濾,以提高車輛的通過(guò)極限及越野性能,同時(shí)還需要保持車輛乘坐舒適性與行駛安全性。因此為了滿足人們對(duì)高性能車輛懸架系統(tǒng)的追求,懸架結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新發(fā)展有著重要的理論研究?jī)r(jià)值及工程應(yīng)用價(jià)值。自然進(jìn)化而來(lái)的袋鼠腿部結(jié)構(gòu)使其跳躍行走于復(fù)雜地形時(shí),具有奔跑速度快、越障能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)健等特點(diǎn),擁有這種特性的減振懸架將能輕松應(yīng)對(duì)各種路面激勵(lì),并且保持車身穩(wěn)定滿足人們的駕乘需求。因此本文選擇以袋鼠腿部結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,進(jìn)行PAM仿袋鼠腿車用懸架的研究。具體工作包括以下幾個(gè)方面:在回顧和總結(jié)了國(guó)內(nèi)外懸架結(jié)構(gòu)和仿生結(jié)構(gòu)發(fā)展概況的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)袋鼠腿部機(jī)體結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特征的研究,發(fā)現(xiàn)袋鼠腿所表現(xiàn)出優(yōu)異的緩沖減振效果可借鑒移植到懸架設(shè)計(jì)當(dāng)中。由此思路,通過(guò)對(duì)袋鼠腿部肢體及其功能的剖析與提煉,將生物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為工程結(jié)構(gòu),構(gòu)建出基于PAM的等骨骼比例仿袋鼠腿懸架結(jié)構(gòu);然后通過(guò)研究多剛體動(dòng)力學(xué)的建模方法,建立其三連桿被-主動(dòng)控制動(dòng)力學(xué)模型與數(shù)學(xué)模型,從理論模型上研究該懸架的參數(shù)特性;針對(duì)動(dòng)力學(xué)方程所表現(xiàn)出的強(qiáng)耦合、非線性、變系數(shù)且不利于求解的問(wèn)題,基于袋鼠腿部機(jī)體結(jié)構(gòu)又建立出基于PAM仿袋鼠腿車用懸架的仿真模型;并模仿袋鼠腿自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能,以懸架垂向性能參數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo),制定出仿袋鼠腿懸架的模糊控制策略;以路面不平度激勵(lì)為輸入量,通過(guò)控制PAM輸出力適時(shí)調(diào)節(jié)懸架姿態(tài),以車身動(dòng)位移、車身垂向加速度、各仿生關(guān)節(jié)角度等參數(shù)為輸出量,在瞬時(shí)沖擊、階躍沖擊、C級(jí)、D級(jí)隨機(jī)路面激勵(lì)下,對(duì)該懸架的垂向性能進(jìn)行被動(dòng)、被—主動(dòng)模式下的時(shí)域分析。結(jié)果表明,PAM仿袋鼠腿懸架可有效降低路面激勵(lì)對(duì)車身的振動(dòng)與沖擊;相對(duì)于被動(dòng)模式,該懸架在模糊控制下的被—主動(dòng)模式具有較好的緩沖減振性能。該研究結(jié)果可為高性能仿生車輛懸架的研發(fā)提供參考。
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U463.33
【圖文】：

動(dòng)人工肌肉等效為變剛度的作動(dòng)器，其軸向輸出23 2 2 1 0( , )e s ss sF k p l lk c p c pl c l c== + + +肌肉的剛度；p 為充氣壓力；ls為伸長(zhǎng)量；c1、橡膠套筒的彈性力 Fs為：2s 0 0 00 01 1(1 ) ( ) cossin sinF ED l t = 2 20sin = 1 (1 ) cos 的收縮率為：0=1ll 關(guān)系示意圖如圖 3.4 所示：

通過(guò)對(duì)激振平臺(tái)施加不同程度的位移激勵(lì)，模擬地面的凹凸起伏路況來(lái)表示懸架通過(guò)不同路面激勵(lì)時(shí)候所受到的位移沖擊，實(shí)現(xiàn)多種工況的仿真模擬。這樣就將原本的路面信息轉(zhuǎn)化為位移信息通過(guò)懸架的減振傳遞到車身，進(jìn)而對(duì)懸架的垂向參數(shù)特性進(jìn)行研究。4.2 沖擊載荷下垂向參數(shù)特性研究4.2.1 脈沖激勵(lì)響應(yīng)設(shè)計(jì)瞬時(shí)沖擊路面激勵(lì)，從靜平衡位置開始，在 1.5s 時(shí)輸入瞬時(shí)沖擊位移-0.1m，通過(guò) 0.045s 時(shí)間將路面位移輸入量增大至-0.1m，緊接著又通過(guò) 0.045s 時(shí)間段，路面位移輸入量降低為 0m，此過(guò)程模擬瞬時(shí)路面凸起；之后路面位移輸入量保持 0m，持續(xù)2.9s；最后將路面位移輸入量增大至 0.1m，緊接著又通過(guò) 0.045s 時(shí)間段，路面位移輸入量回歸到 0m，此過(guò)程模擬瞬時(shí)路面凸起，之后保持路面輸入位移 0m，直至仿真結(jié)束。此過(guò)程模擬 1/4 仿生車輛懸架處于被動(dòng)模式是，以 10m/s 的速度應(yīng)對(duì)瞬時(shí)大沖擊下的車身動(dòng)位移的變化情況。如圖 4.1 所示為車輛動(dòng)位移在瞬時(shí)沖擊路面激勵(lì)下的變化情況。路面激勵(lì)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2727459