汽車懸架減振器高精度建模技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)前減振器企業(yè)對產(chǎn)品的設(shè)計仍主要采用設(shè)計精度不高、研發(fā)周期長、成本高的“經(jīng)驗+反復(fù)試驗”的傳統(tǒng)模式，主要原因在于:一方面節(jié)流閥的變形量和節(jié)流孔的節(jié)流特性的理論計算一直沒有可直接使用的精確公式，使得所建立的減振器性能參數(shù)模型的求解精度低，設(shè)計出的減振器難以滿足工程要求，需要通過樣件試驗對設(shè)計參數(shù)進行調(diào)整;另一方面減振器開閥后的內(nèi)部三維有限元模型由于節(jié)流閥開閥規(guī)律未知，流體與節(jié)流閥耦合面的邊界條件難以準確定義，使得所建立的流場模型精度難以達

2、到工程需求，根據(jù)流場模型分析所設(shè)計的減振器內(nèi)部流道和閥系結(jié)構(gòu)是否合理時，得到的結(jié)論存在一定偏差，仍需要通過樣件試驗對設(shè)計的產(chǎn)品進行調(diào)整。然而，在當(dāng)下整車企業(yè)倡導(dǎo)“整車-零部件同步開發(fā)”的背景下，以上的設(shè)計模式已跟不上整車企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的腳步，嚴重影響減振器公司產(chǎn)品競爭力?；诖?，本文對減振器高精度建模技術(shù)展開研究，研究工作具體如下:
　　首先，通過調(diào)研、分析國內(nèi)學(xué)者關(guān)于減振器性能仿真的高精度建模方法，首次提出局部三維模型、整體三維

3、模型和一維性能分析模型相結(jié)合的建模方法。結(jié)合局部三維有限元模型及減振器企業(yè)產(chǎn)品標準化和系列化的特點，構(gòu)建了減振器局部有限元計算參數(shù)管理系統(tǒng)，即采用有限元軟件對企業(yè)現(xiàn)有的節(jié)流閥的剛度和節(jié)流孔的節(jié)流特性進行求解，將求解結(jié)果存入減振器參數(shù)管理系統(tǒng)中，以便企業(yè)在需要時實現(xiàn)快速調(diào)用，進一步縮短了減振器開發(fā)、調(diào)試周期。
　　其次，選定某乘用車后懸架雙筒充氣式液壓減振器為研究對象，對減振器結(jié)構(gòu)及工作原理進行分析，建立其數(shù)學(xué)模型，并在AMESim

4、中搭建減振器一維仿真模型。
　　再次，驗證局部三維模型與一維性能分析模型相結(jié)合的建模方法是否滿足高精度和高效率的要求。采用ADINA建立節(jié)流閥和節(jié)流孔的局部有限元模型，探討了快速、準確地求解節(jié)流閥剛度和節(jié)流孔節(jié)流特性的方法，并將仿真獲取的節(jié)流閥剛度曲線和節(jié)流孔的壓降-體積流速曲線導(dǎo)入AMESim中進行仿真。通過仿真與試驗測試結(jié)果的對比可知:減振器在0.05m/s、0.3m/s、0.6m/s和1.0m/s4個工況下最大阻尼力的仿真結(jié)

5、果與試驗測試結(jié)果的最大誤差均小于7％、減振器做功（即示功圖圍成的面積）的最大誤差均不超過3％、速度特性曲線基本重合。并與當(dāng)前已有建模方法的精度和求解效率進行對比，最終得出文中提出的建模方法是可行的，且該建模方法得到的模型求解精度及效率均高于已有建模方法。
　　最后，驗證一維性能分析模型與整體三維流場模型相結(jié)合的建模思路是否滿足高精度和高效率的要求。利用ADINA-F模塊建立減振器內(nèi)部流場的整體三維模型，探討了預(yù)留間隙對模型阻尼力的

6、影響，發(fā)現(xiàn)由于預(yù)留間隙的存在，使得采用一個整體流場模型模擬壓縮和復(fù)原兩個過程存在較大誤差。因此，分別建立減振器壓縮過程和復(fù)原過程的流場模型，對開閥后的流場，其流體與節(jié)流閥耦合面處的邊界條件采用從一維仿真結(jié)果中提取的各節(jié)流閥開閥規(guī)律來定義，并計算了開閥前0.05m/s和開閥后0.3m/s兩工況下減振器的阻尼特性。通過仿真與試驗測試結(jié)果的對比可知，開閥前流場模型最大阻尼力的誤差小于8％，開閥后的誤差小于3％。與當(dāng)前已有建模方法的精度和求解效