懸架系統(tǒng)是影響汽車行駛平順性和安全性的關(guān)鍵部件。半主動(dòng)懸架系統(tǒng)性能優(yōu)越、結(jié)構(gòu)簡單、成本低,是目前懸架研究的熱點(diǎn)之一。半主動(dòng)懸架研究的兩個(gè)核心內(nèi)容:一是高性能阻尼可調(diào)減振器的開發(fā),二是半主動(dòng)控制策略的研究。控制策略的研究需要精確的模型作為支撐,輪胎由于其材料、結(jié)構(gòu)的原因,是一個(gè)有著復(fù)雜非線性的系統(tǒng)。目前,大多數(shù)懸架研究都忽略了輪胎阻尼對(duì)懸架振動(dòng)傳遞特性的影響,將輪胎用一個(gè)簡單的彈簧來代替。本文旨在建立一個(gè)準(zhǔn)確、高效的輪胎非線性剛度和阻尼模型,并針對(duì)考慮輪胎阻尼的懸架模型設(shè)計(jì)滑模半主動(dòng)控制策略。因此本文圍繞輪胎非線性剛度和阻尼模型、輪胎阻尼對(duì)懸架系統(tǒng)振動(dòng)傳遞特性的影響、以及半主動(dòng)懸架控制策略進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容包括:第一,輪胎非線性剛度和阻尼建模:回顧了現(xiàn)有的輪胎非線性剛度和阻尼模型,設(shè)計(jì)輪胎動(dòng)態(tài)加載實(shí)驗(yàn),根據(jù)輪胎的力學(xué)特性選取合適的模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí),得到模型參數(shù)。第二,輪胎阻尼對(duì)懸架系統(tǒng)振動(dòng)傳遞特性的影響分析:對(duì)比是否考慮輪胎阻尼的懸架系統(tǒng)仿真曲線,分析輪胎阻尼對(duì)懸架振動(dòng)傳遞特性以及頻域曲線中“不變點(diǎn)”的影響。仿真結(jié)果表明當(dāng)車速較高,激振頻率在4～10Hz時(shí),考慮輪胎阻尼會(huì)使簧載質(zhì)量加速度、懸架動(dòng)行程以及輪胎動(dòng)載荷值降低,并且在二階共振頻率處,輪胎阻尼能夠使簧載質(zhì)量和非簧載質(zhì)量之間的運(yùn)動(dòng)耦合,頻域曲線中的不變點(diǎn)消失,打破傳統(tǒng)四分之一車模型中此處振動(dòng)特性無法改善的限制。第三,考慮輪胎阻尼的半主動(dòng)懸架控制策略研究:針對(duì)考慮輪胎非線性阻尼的懸架系統(tǒng),設(shè)計(jì)滑模控制器;通過和天棚阻尼控制以及被動(dòng)懸架進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了滑�？刂破鲗�(duì)非線性懸架系統(tǒng)的控制效果。仿真結(jié)果顯示在4～8Hz的范圍內(nèi),滑�？刂颇軌蚪档蛙嚿砑铀俣群洼喬�(dòng)載荷值,且控制效果優(yōu)于天棚阻尼控制;但在二階共振頻率處(10Hz),若不考慮輪胎阻尼,滑�？刂茻o法改變此處的振動(dòng)特性,考慮輪胎阻尼后,滑模控制可以大幅降低此處簧載質(zhì)量加速度值。第四,半主動(dòng)懸架控制策略硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)滑模控制器的控制效果,設(shè)計(jì)脈沖路面、正弦路面以及隨機(jī)路面下的硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真一致性較高,驗(yàn)證了滑�？刂瓶梢杂行У母纳栖囕v的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性,達(dá)到預(yù)期效果。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U463.33
【部分圖文】：

輪按一定軌跡相對(duì)于車架和車身跳動(dòng)，因此，汽車懸架系統(tǒng)和車輛行駛平順性、操縱穩(wěn)??定性等性能息息相關(guān)。??懸架系統(tǒng)可以分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。如圖１．１?（ａ）和（ｂ）所示，非獨(dú)立懸??架由一根車軸連接左右兩輪，再通過彈性元件與車架相連；獨(dú)立懸架采用斷開式車橋，??中間固定于車架上，兩側(cè)車輪遇到障礙物可以單獨(dú)跳動(dòng)，互不影響。非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)簡??單，造價(jià)低廉，但左右輪跳動(dòng)容易相互影響，不利于平順性的提高，主要用于載重量較??大的客車與卡車上。獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，但簧下質(zhì)量小，有利于改善平順性，??并且可以通過合理的設(shè)計(jì)將發(fā)動(dòng)機(jī)等部件安裝在較低位置，降低車輛的重心，獨(dú)立懸??架主要用在轎車上。??（ａ）非獨(dú)立懸架?（ｂ）獨(dú)立懸架??圖１．１懸架分類Ｉ??懸架系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)能否調(diào)整可分為被動(dòng)懸架、半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架。如圖１．２（ａ）??所示，傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低，其剛度和阻尼是按經(jīng)驗(yàn)或優(yōu)化設(shè)??２??

輪按一定軌跡相對(duì)于車架和車身跳動(dòng)，因此，汽車懸架系統(tǒng)和車輛行駛平順性、操縱穩(wěn)??定性等性能息息相關(guān)。??懸架系統(tǒng)可以分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。如圖１．１?（ａ）和（ｂ）所示，非獨(dú)立懸??架由一根車軸連接左右兩輪，再通過彈性元件與車架相連；獨(dú)立懸架采用斷開式車橋，??中間固定于車架上，兩側(cè)車輪遇到障礙物可以單獨(dú)跳動(dòng)，互不影響。非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)簡??單，造價(jià)低廉，但左右輪跳動(dòng)容易相互影響，不利于平順性的提高，主要用于載重量較??大的客車與卡車上。獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，但簧下質(zhì)量小，有利于改善平順性，??并且可以通過合理的設(shè)計(jì)將發(fā)動(dòng)機(jī)等部件安裝在較低位置，降低車輛的重心，獨(dú)立懸??架主要用在轎車上。??（ａ）非獨(dú)立懸架?（ｂ）獨(dú)立懸架??圖１．１懸架分類Ｉ??懸架系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)能否調(diào)整可分為被動(dòng)懸架、半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架。如圖１．２（ａ）??所示，傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低，其剛度和阻尼是按經(jīng)驗(yàn)或優(yōu)化設(shè)??２??

＾?＝?＾?＋２＾２＾?（２．１２）??ｄｏ??輪胎靜剛度擬合曲線如圖２．３所示，從圖中可以看出，輪胎的靜態(tài)剛度和輪胎變形??量之間存在一定的非線性關(guān)系，輪胎徑向載荷曲線的斜率即靜剛度，會(huì)隨著輪胎變形??量的增大而逐漸增大。由式（２．１２）也可以看出，隨著輪胎變形量的增大，輪胎的靜態(tài)??剛度也會(huì)增大。??７０００?－??＞靜態(tài)加載試驗(yàn)??６０００????擬合曲線??５０００?－??＾?４０００?－??Ｉ?Ｘ??ｉｇ?３０００?－??２０００?－?、乂??ｙ??１０００?－??〇??１?１?１?１?１?ｉ??０?５?１０?１５?２０?２５?３０??變形５?［ｍｍ】??圖２．３輪胎靜剛度和變形的關(guān)系曲線??為了得到輪胎的動(dòng)態(tài)剛度和阻尼特性，假設(shè)輪胎動(dòng)態(tài)力為輪胎彈性力和阻尼力的??疊加，即：??Ｆ?＝?Ｆｋ?＋?Ｆｃ?＝?ｋｘ?＋?ｃｘ?（２．１３）??其中Ｆ為輪胎力，Ａ輪胎彈性力，尺輪胎阻尼力。??１６??
【參考文獻(xiàn)】

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2 聶信天;史立新;顧浩;朱思洪;;農(nóng)用輪胎徑向剛度和阻尼系數(shù)試驗(yàn)研究[J];南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

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本文編號(hào)：2868582