论文摘要
汽车工业是我国的支柱产业,其中轻型载货汽车占有相当大的比重。轻型载货汽车的发展在汽车工业中起着很重要的作用,在能源、交通等基础行业中更是不可替代。随着生活水平的提高,人们对汽车乘坐舒适性的要求也越来越高,汽车行驶平顺性已经成为其在市场竞爭中夺取优势的一项重要性能指标,平顺性的好坏直接影响到人和车辆两个方面。对于人而言,汽车平顺性的好坏直接影响到乘员的舒适性、工作效能和身体健康,以及驾驶员在复杂的行驶和操纵环境下具有良好的心理状态和准确灵敏的反应,它将影响到“路面—人—车”系统的操纵稳定性,对确保安全行驶非常重要。舒适的振动环境对于乘员,不仅在行驶过程中很重要,而且可以保证到达目的地后以良好的身体和心理状态投入工作。对于车辆而言,平顺性的好坏将影响车辆的动载荷和寿命,由于振动产生动载荷会加速零件的磨损,使某些部件过早发生疲劳失效,同时通过轮胎车轮作用到路面上,使路面易于产生疲劳损伤和宏观破坏,如果振动产生的动载荷由于峰值过大,还会造成结构产生失稳破坏。为了对轻型载货汽车进行行驶平顺性优化设计,本文首先运用拉格朗日方程法建立了平面七自由度轻型载货汽车行驶平顺性动力学模型,推导出动力学模型的运动微分方程,并讨论了方程中的质量、转动惯量、刚度、阻尼和各质量质心位置间距等系统参数的试验测定方法及路面不平度输入确定方法。随后,讨论了人对振动的反应及行驶平顺性评价方法,基于建立的行驶平顺性动力性模型对轻型载货汽车进行动力学固有特性分析、频响特性分析和动态响应分析,给出了行驶平顺性的评价指标—驾驶室座椅处垂直加速度的均方根值的计算方法,并以WL轻型载货汽车为例求出了其驾驶室座椅处垂直加速度的均方根值。为了验证建立的行驶平顺性动力学模型的准确性和分析WL轻型载货汽车的异常振动的原因,对WL轻型载货汽车分别做模态试验、空转试验和路面行驶试验。从固有特性和动态响应两个方面验证了建立的动力学模型,并分析了WL轻型载货汽车的异常振动的原因,为轻型载货汽车的动态优化奠定基础。由于前后悬架垂直刚度和前后减震器阻尼的不同匹配对汽车行驶平顺性影响较大,本文建立了以驾驶室座椅处垂直加速度的均方根值为汽车行驶平顺性优化目标值、以前后悬架垂直刚度和前后减振器阻尼作为设计变量的优化设计模型,基于建立的行驶平顺性模型,分析各设计变量对载货汽车行驶乎顺性的影响,本着对原车型改动最少的原则,提出了多种优化方案,对每种改进方案的平顺性情况作仿真计算,得到各车速下驾驶室座椅处垂直加速度的均方根值,与优化前比较,验证了优化的效果。
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