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某型汽车悬架系统性能分析与研究

作　者: 黄李丽
导　师: 尹志新
学　校: 广西大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 悬架液压减振器阀片幅频特性优化设计
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

悬架系统是汽车行驶系的重要组成部分，其品质和性能的好坏直接影响到汽车乘坐的舒适性、行驶的安全性和操纵的稳定性。本文针对某型汽车悬架系统，采用计算机仿真方法，首先从平顺性和幅频特性两个方面对悬架性能进行讨论，然后着重分析了对悬架系统性能有重要影响的减振器温升和阀片变形情况，最后在上述分析基础上，对悬架参数进行了整体优化设计，为改善汽车的舒适性和行驶安全性提供改进方法和思路。主要研究结果如下：1、通过平顺性分析，分别确定了车身加权加速度均方根值与车轮固有频率、车身固有频率、车身阻尼系数、质量比、相对阻尼系数的关系，为深入了解以上各因素对平顺性的综合影响提供了第一手资料。2、就安全性和平顺性而言，得到该悬架的四个改进方案：当其他参数不变时，可分别选择如下参数与之匹配：（1）将轮胎刚度k₁设置为694500N／m；（2）将悬架刚度k₂设置为111000N／m；（3）将悬挂质量m₂设置为3100kg；（4）行车速度v小于80．28km／h。3、减振器的温度随着工作时间的增加呈非线性变化，其温升存在一平衡值，该平衡值与工作介质对流换热系数、减振器表面积、轮胎刚度、非悬挂质量、行车速度有敏感关系。4、复原阀片挠度w_f和压缩阀片挠度w_y与阻尼力之间的关系可分别由下式表达：（1）w_f=-0．0005+4．788×10^-5F_f-2．204×10^-10F_f²;（2）w_y=0．003+9．694×10^-5F_y-5．466×10^-9F_y²+1．594×10^-13F_y³。5、该悬架参数的最优组合为：非悬挂质量m₁=360kg，悬挂质量m₂=3000kg，轮胎刚度k₁=1650000N／m，悬架刚度k₂=180000N／m，减振器阻尼系数c=10050Ns／m。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章绪论  12-17
  1.1 选题的背景及意义  12-13
  1.2 悬架性能的研究现状  13-14
  1.3 减振器技术研究现状  14-15
  1.4 研究的主要内容  15-17
第二章路面激励模型的建立  17-25
  2.1 悬架仿真的基本模型  17-19
  2.2 路面激励模型  19-24
    2.2.1 路面不平度的功率谱  19-20
    2.2.2 空间频率谱函数与时间频率谱函数的转化  20-22
    2.2.3 路面输入谱的形成  22-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章减振器示功试验  25-31
  3.1 试验原理  25-26
  3.2 试验目的与试验条件  26-27
  3.3 试验结果及分析  27-30
  3.4 本章小结  30-31
第四章平顺性及其影响因素分析  31-49
  4.1 平顺性评价分析  31-34
    4.1.1 平顺性的评价方法  31-33
    4.1.2 平顺性能仿真结果及分析  33-34
  4.2 路面激励对加权加速度均方根值a_w的影响  34-35
  4.3 行车速度v对加权加速度均方根值a_w的影响  35-38
    4.3.1 B级路面下的仿真结果  36-37
    4.3.2 加权加速度均方根值与行车速度v的关系式的拟合  37-38
  4.4 非悬挂质量m_1对加权加速度均方根值a_w的影响  38-39
  4.5 悬挂质量m_2对加权加速度均方根值a_w的影响  39-42
    4.5.1 B级路面下的仿真结果  39-40
    4.5.2 加权加速度均方根值与质量比μ的关系式的拟合  40-41
    4.5.3 加权加速度均方根值与车身阻尼系数ε的关系式的拟合  41-42
  4.6 轮胎刚度k_1对加权加速度均方根值a_w的影响  42-44
    4.6.1 B级路面下的仿真结果  42-43
    4.6.2 加权加速度均方根值与车轮固有频率ω_1的关系式的拟合  43-44
  4.7 悬架刚度k_2对加权加速度均方根值a_w的影响  44-46
    4.7.1 B级路面下的仿真结果  44-45
    4.7.2 加权加速度均方根值与车身固有频率ω_2的关系式的拟合  45-46
    4.7.3 加权加速度均方根值与相对阻尼系数Ψ的关系式的拟合  46
  4.8 减振器阻尼系数c对加权加速度均方根值a_w的影响  46-47
  4.9 结论  47-48
  4.10 本章小结  48-49
第五章幅频特性分析  49-58
  5.1 幅频特性  49-51
    5.1.1 车身位移与路面激励之间的传递函数G_(2/0)  50-51
    5.1.2 车身位移与车身上干扰力之间的传递函数G_(2/b)  51
  5.2 B级随机路面激励下的幅频特性  51-57
    5.2.1 原悬架参数下的幅频特性仿真结果  51-52
    5.2.2 ω_1=42.2rad/s的幅频特性  52-53
    5.2.3 ω_2=6.535rad/s的幅频特性  53-54
    5.2.4 μ=8.047的幅频特性  54
    5.2.5 ε=1.744的幅频特性  54-55
    5.2.6 Ψ=0.3223的幅频特性  55-56
    5.2.7 v=22.30m/s的幅频特性  56-57
  5.3 结论  57
  5.4 本章小结  57-58
第六章减振器温度的影响因素分析  58-72
  6.1 发热量模型  58-59
  6.2 减振器温度仿真结果及分析  59-61
  6.3 减振器温度的影响因素  61-70
    6.3.1 对流换热系数h对减振器温度的影响  61-63
    6.3.2 贮油缸的外表面积S对减振器温度的影响  63-64
    6.3.3 油液的比热C对减振器温度的影响  64-65
    6.3.4 轮胎刚度k_1对减振器温度的影响  65-66
    6.3.5 悬架刚度k_2对减振器温度的影响  66
    6.3.6 非悬挂质量m_1对减振器温度的影响  66-67
    6.3.7 悬挂质量m_2对减振器温度的影响  67-68
    6.3.8 减振器阻尼系数c对减振器温度的影响  68-69
    6.3.9 行车速度v对减振器温度的影响  69-70
  6.4 结论  70-71
  6.5 本章小结  71-72
第七章减振器阀片的有限元分析  72-83
  7.1 ANSYS非线性建模分析  72-78
    7.1.1 非线性问题有限元分析理论  72-73
    7.1.2 ANSYS求解非线性问题分析  73-74
    7.1.3 分析过程及结果  74-78
  7.2 阀片挠度回归分析  78-81
    7.2.1 复原阀片挠度的回归分析  78-80
    7.2.2 压缩阀片挠度的回归分析  80-81
  7.3 阀片开度与阻尼力的关系  81-82
  7.4 结论  82
  7.5 本章小结  82-83
第八章悬架参数的优化及验证  83-91
  8.1 悬架参数的优化设计  83-89
    8.1.1 优化设计的数学模型  83-85
    8.1.2 优化计算与结果  85-89
      8.1.2.1 粒子群算法  86-88
      8.1.2.2 优化结果  88-89
  8.2 优化结果的验证  89
  8.3 结论  89-90
  8.4 本章小结  90-91
第九章结论与展望  91-93
  9.1 本文研究成果  91-92
  9.2 展望  92-93
参考文献  93-97
致谢  97-98
攻读学位期间发表论文情况  98

某型汽车悬架系统性能分析与研究

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