基于可變慣容的ISD懸架性能分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、可變慣容的ISD懸架與車(chē)輛的匹配和控制是車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)面臨的一個(gè)新課題。本文根據(jù)機(jī)電相似原理將ISD懸架與車(chē)輛匹配的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題等效為機(jī)械網(wǎng)絡(luò)中的阻抗匹配問(wèn)題。基于“慣容-彈簧-阻尼”三元件并聯(lián)的ISD懸架結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)研究懸架與車(chē)輛的匹配機(jī)理；并提出一種可變慣容的ISD新型懸架，掌握新型車(chē)輛懸架的控制方法和流體慣容器的設(shè)計(jì)原理及性能試驗(yàn)等相關(guān)技術(shù)。依托某成熟轎車(chē)后懸，開(kāi)發(fā)“慣容-彈簧-阻尼”三元件并聯(lián)的ISD半主動(dòng)懸架系統(tǒng)，經(jīng)臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證，

2、為ISD懸架系統(tǒng)應(yīng)用提供新的理論和方法支持。
　　首先，針對(duì)傳統(tǒng)懸架與車(chē)輛阻抗失配的問(wèn)題，在傳統(tǒng)懸架的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上引入慣容器，提出“慣容-彈簧-阻尼”三元件并聯(lián)的ISD懸架結(jié)構(gòu)。基于該模型，根據(jù)機(jī)械網(wǎng)絡(luò)理論，把懸架與車(chē)輛的阻抗匹配問(wèn)題歸結(jié)為一類(lèi)含源線性單端口網(wǎng)絡(luò)最大功率傳輸問(wèn)題。運(yùn)用最大功率傳輸理論，獲得懸架與車(chē)輛的匹配機(jī)理，并建立傳統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型驗(yàn)證了匹配機(jī)理的正確性。
　　其次，建立了“慣容-彈簧-阻尼”三元件并聯(lián)的ISD被

3、動(dòng)懸架四分之一模型，仿真分析知其在車(chē)輛振動(dòng)頻域范圍無(wú)法改善懸架工作性能，效果不佳。為解決該問(wèn)題，基于“慣容-彈簧-阻尼”三元件并聯(lián)的結(jié)構(gòu)提出一種可變慣容的ISD半主動(dòng)懸架；同時(shí)，綜合懸架各性能指標(biāo)設(shè)計(jì)了LQG控制器，對(duì)比分析了ISD半主動(dòng)懸架的時(shí)域響應(yīng)以及頻域響應(yīng)。隨機(jī)路面激勵(lì)下，在車(chē)速為20m/s時(shí)，車(chē)身加速度均方根值降幅9.49％，懸架動(dòng)行程均方根值降幅35.04%，輪胎動(dòng)載荷均方根值降幅0.38%，從仿真角度驗(yàn)證了ISD半主動(dòng)懸架

4、的性能優(yōu)越性。
　　最后，設(shè)計(jì)了一種流體慣容器裝置，推導(dǎo)了該新型慣容器的慣容系數(shù)表達(dá)式，分析了其力學(xué)性能及非線性影響因素，并在電液伺服激振臺(tái)上進(jìn)行性能試驗(yàn)，驗(yàn)證了所建模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，試制了一種慣容系數(shù)三級(jí)可調(diào)式的流體慣容器裝置，開(kāi)展可變慣容的ISD半主動(dòng)懸架臺(tái)架性能試驗(yàn)，采用正弦輸入、正弦掃頻和隨機(jī)輸入三種激勵(lì)模式。在隨機(jī)輸入激勵(lì)試驗(yàn)中，相較于傳統(tǒng)被動(dòng)懸架，可變慣容的ISD半主動(dòng)懸架在車(chē)速為30km/h、40km/h、5

5、0km/h時(shí)車(chē)身加速度均方根值分別減小了4.61%，3.78%，3.76%；懸架動(dòng)行程均方根值分別減小了7.63%，3.89%，5.01%。試驗(yàn)結(jié)果與理論研究相吻合，進(jìn)一步驗(yàn)證了可變慣容的ISD半主動(dòng)懸架能有效改善車(chē)輛行駛的綜合性能，兼顧行駛平順性和操縱穩(wěn)定性的要求。
　　本文所作研究，揭示了ISD懸架與車(chē)輛的匹配機(jī)理，為車(chē)輛懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究提供了新思路；流體慣容器裝置的設(shè)計(jì)方法為ISD懸架系統(tǒng)應(yīng)用奠定可靠的技術(shù)基礎(chǔ)；提出可變慣