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硕士论文开题报告
论文名称:悬架和胎体的非线性迟滞特性
对乘坐舒适性的影响
姓名:彭立恩
学号:2016422018
专业:车辆工程
所属院系:汽车工程学院
学院指导老师:管欣教授
论文起止时间:2016年10月——2016年4月
2016年11月
目录
1.研究背景及意义1
1.1.课题提出1
1.2.课题意义1
2.国内外相关研究的现状分析1
2.1.国内外研究现状1
2.2.对比分析3
3.研究目标和内容4
4.关键技术和解决方案5
4.1.系统总体解决方案5
4.2.关键技术及解决途径6
5.预期的研究成果形式及创新点8
5.1.研究成果8
5.2.技术指标8
6.论文工作计划8
7.主要参考文献9
研究背景及意义
课题提出
车辆的乘坐舒适性是整车底盘性能的一个重要表现,直接影响乘客的乘车感觉,是整车性能评价的一大关键指标.目前,乘坐舒适性研究大多采用频域分析方法,建立的模型不能建立非线性.所以,常用的乘坐舒适性模型都是线性模型,这些模型用于瞬态响应分析时也没有考虑非线性迟滞特性,产生误差较大
本课题探索悬架和胎体的非线性迟滞特性对乘坐舒适性的影响
的非线性迟滞对乘坐舒适性的影响的研究具有重要意义.
1.通过建立悬架和胎体的非线性迟滞特性提高瞬态仿真精度,
2.由于非线性迟滞的特点,采用瞬态分析方法来进行频率分析,探索对乘坐舒适性的影响.
].
现在经常使用的基于集中参数法的汽车结构系统振动的力学模型可分为三类:1/4汽车模型,1/2汽车模型和空间整车模型.
(1)1/4汽车模型
在研究汽车乘坐舒适性的早期阶段,限于当时的数学工具,力学理论,计算手段及试验方法,对汽车的实际结构进行了较大的简化,建立质量—弹簧—阻尼模型,定性地分析汽车振动特性和结构参数对平顺性的影响,如1/4汽车模型,只考虑垂直振动,认为汽车前后轴上方车身部分的集中质量的运动是相互独立的.分析车身垂直振动最简单的模型是单质量系统力学模型,这种模型旨在将注意力放在悬架设计上,在汽车主动和半主动悬架研究与设计中得到大量应用[][][].双质量系统力学模型考虑了轮胎弹性和质量,能够反映车轮高频振动时的动态特性,更接近汽车振动的实际情况[],这种模型在汽车行驶的安全性及车轮对路面的损伤研究方面,能够反映悬架与路面损伤两者之间的关系[].文献[]以1/4汽车两自由度振动模型为对象,探讨了遗传算法应用于汽车行驶平顺性仿真的可行性.文献[]考虑了人体和座椅的三自由度系统力学模型,不仅可以考虑车轮载荷与行驶安全性的关系,还可以考虑人体加速度与振动舒适性的关系.
(2)1/2汽车模型
1/2汽车模型考虑了汽车行驶过程中的垂直和俯仰振动,由于前后车轮对汽车的激励存在时间的滞后关系.因此,在运用1/2汽车模型进行汽车行驶平顺性分析和悬架,轮胎等参数优化时,必须考虑汽车行驶车速的影响[].文献[]应用1/2汽车四自由度力学模型,研究了随机路面激励下汽车参数和加权系数对悬架整体性能和行为特性的影响,并对悬架进行了初步优化.文献[]建立了含有主动悬架结构的1/2汽车四自由度力学模型,研究了空气动力对汽车行驶平顺性的影响,并提出改进的措施.在1/2汽车四自由度力学模型基础上,又建立了五,八,九自由度力学模型[][][]及其含有主动悬架结构[][]和平衡悬架结构[][]的多轴汽车力学模型.为了能够研究重型汽车的乘坐舒适性,文献[]建立了多轴越野车的力学模型.文献[]应用有限元思想,以汽车八自由度模型为研究对象将汽车振动结构离散,将建立数学模型的方法与虚拟激励法结合,实现汽车行驶平顺性的仿真.
(3)空间整车模型
由于左右车轮对汽车的真实激励并不完全相同,而是具有一定的相关性,使得汽车产生了侧倾振动.因此,空间整车模型的基本特征是,同时考虑了汽车车身的垂直,俯仰和侧倾运动,更能全面描述汽车的整体振动特性.文献[]建立了空间七自由度整车力学模型,对比了主动和半主动悬架结构对汽车性能的影响.为了克服傅里叶方法对汽车行驶平顺性预测的局限性,文献[]建立了包括座椅在内的轿车空间八自由度力学模型,应用某车的具体参数进行了时域仿真分析.文献[]建立了九自由度整车模型,比较了虚拟激励法与傅里叶分析方法.文献[]以整车九自由度模型为对象,用有限元的思想求取振动响应量,应用虚拟激励理论实现汽车振动响应仿真.文献[]考虑了驾驶室的垂直,俯仰和侧倾运动,将其简化成三自由度的刚体模型,以此为基础建立了空间整车15自由度力学模型,进行了货车行驶平顺性的预测与优化.国外学者也用空间整车力学模型进行过汽车行驶平顺性和操纵稳定性研究[].
多体参数法,是面向结构的方法,需要给定各部件的详细特征,将汽车的每一部件看作刚体或弹性体,通过各种约束连接建立汽车结构系统振动的拓扑结构,然后由相应的商业化软件,如ADAMS,DADS等进行仿真.我国用多体动力学软件进行了很多探索,取得了显着成果.文献[]建立了某SUV汽车的整车仿真模型,通过降低悬架弹簧刚度改善汽车的行驶平顺性.文献[]利用建立的整车模型进行仿真,得到了悬架结构对前轮定位参数的影响规律,分析了弹簧刚度,减振器阻尼和轮胎刚度对汽车平顺性的影响.文献[]建立了重型牵引车整车动力学仿真模型,实现了在汽车工程设计阶段对其平顺性进行预测和控制的目标.文献[]针对江淮汽车股份有限公司的瑞风商务车建立了整车多体模型,实现了悬架偏频的仿真测量和不同等级路面,不同车速下随机路面输入的平顺性仿真,并进行了悬架参数优化.文献[]建立某商用载货汽车整车虚拟模型,探讨了在时域和频域内分析汽车平顺性的方法.文献[]探讨了在随机路面和发动机的联合激励下整车虚拟样机的平顺性.文献[]研究了行驶速度对整车平顺性的影响,文献[]构成了1028E2汽车具有596个自由度的整车数字化功能仿真汽车,研究分析发现前悬架振动加速度的较大峰值是由板簧卷耳与转向纵拉杆的干涉引起,需进行结构参数修改.
2.1.2汽车平顺性分析方法
(1)频域分析法
根据路面功率谱密度(左,右轮辙的自谱和互谱)和车辆模型的频率响应函数,求出车身振动加速度,车轮动载和悬架动挠度等响应量的功率谱密度,最后计算得到各响应量的均方根值作为评价指标.这种方法主要的优点是模型的建立相对较容易,但不足是传递函数的推导需要进行大量的计算,计算效率低,应用于实际的车辆分析系统有一定的局限性,不能表示出各自由度响应随时间的变化关系及预测系统运行一段时间后的振动情况,考虑系统的非线性较困难.而实际上平顺性受到各种非线性因素的影响,因此分析结果的准确性不高.
(2)时域分析法
根据多体动力学建立整车模型,利用车辆模型在虚拟路面上的行驶状况,仿真计算得到各响应量的时间历程曲线.这种方法不必推导传递函数,不受自由度数的限制,汽车平顺性的响应量用时间域表示,可直接与试验得到的数据进行对比研究.可以较精确地反映各自由度响应随时间的变化关系及预测振动情况[36].
对比分析
传统建模方法是面向参数的方法,不必考虑汽车的具体结构,只要根据汽车振动分析需要给出的描述汽车零部件结构的质量,刚度和阻尼参数,即可进行汽车行驶平顺性的分析,方法简单.然而由于对汽车模型简化过多,得到的结果与真实情况相差甚远.基于多体动力学建立的模型,能够全面精确表达和预测汽车各种非线性特性,可以模拟结构
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