空气弹簧式半主动液阻悬置开发及动特性研究

论文摘要

汽车动力总成激励和路面激励是汽车振动的主要振源,有效的隔离动力总成与车身之间的振动传递,对于提高整车的NVH性能和乘坐舒适性具有重要作用。悬置元件的动态特性对于动力总成悬置系统的隔振性能有重要影响,设计合理的悬置元件可有效改善悬置系统的隔振性能。本文在原有被动式液阻悬置的基础上,设计开发了一阻尼可调的半主动式液阻悬置,并对其动态特性进行了实验和仿真研究。在阅读大量文献的基础上,系统分析了影响液阻悬置动态特性的主要参数,对几种常见的液阻悬置半主动控制方式的控制原理、实现方法及动态特性进行了详细的分析和总结,并在此基础上提出了开发空气弹簧式半主动液阻悬置的可行性。基于某被动式液阻悬置,对其内部结构进行改型设计,通过调节悬置内部参数实现其在不同工况下的动刚度和阻尼要求;通过估算空气腔中的最大气体压力和回位弹簧的拉力,基于电磁阀设计基本原理,设计开发了一直动式电磁阀用于控制空气腔的开闭;详细讨论了实现该液阻悬置半主动控制的具体方法及原理,即:电磁阀通电时,电磁阀顶杆在电磁力的作用下密封气腔,此时解耦膜刚度升高,液阻悬置表现为大刚度、大阻尼特性;电磁阀断电时,电磁阀顶杆在弹簧作用力下回到初始位置,气腔与大气想通,此时解耦膜刚度下降,液阻悬置表现为小刚度、小阻尼特性。在MTS831振动试验台上对该空气弹簧式半主动液阻悬置进行了静、动态特性实验,分别测试电磁阀断电和通电两种不同状态下悬置的静、动态特性,并进行了对比分析,为悬置动特性仿真计算提供了依据;依据标准VW 80101对电磁阀进行了高低温环境模拟实验,保证电磁阀达到疲劳设计要求;对该悬置进行了整车NVH实验,分别测试了汽车怠速、100km/h巡航工况下驾驶员座椅及方向盘的振动加速度,实验结果证明,该半主动悬置可有效改善不同工况下的隔振效果。分别建立了该悬置的系统力学模型和数学模型,基于液‐固耦合有限元法、解析计算法和参数识别法得到了系统仿真参数;在此基础上对该悬置进行了动特性仿真分析,通过比较试验与仿真计算结果,验证了模型的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 振动控制基本原理及方法
• 1.3 汽车动力总成悬置系统隔振要求
• 1.4 悬置的发展及分类
• 1.5 选题的意义
• 第二章 空气弹簧式半主动液阻悬置设计开发
• 2.1 引言
• 2.2 影响液阻悬置的主要性能参数
• 2.3 常见的液阻悬置半主动控制方式
• 2.3.1 控制惯性通道的长度
• 2.3.2 控制上、下液室的贯通方式
• 2.3.3 控制惯性通道的横截面积
• 2.3.4 控制电流变液（磁流变液）的液阻悬置
• 2.4 空气弹簧半主动液阻悬置开发
• 2.4.1 被动式液阻悬置改型设计
• 2.4.2 电磁阀设计
• 2.4.3 空气弹簧式半主动液阻悬置控制策略
• 2.5 本章小结
• 第三章 空气弹簧式半主动液阻悬置的实验研究
• 3.1 实验研究的内容及意义
• 3.2 空气弹簧式半主动液阻悬置的动态特性试验
• 3.2.1 静、动态特性评价参数
• 3.2.2 动态特性试验设备
• 3.2.3 静、动态特性试验方法
• 3.2.4 空气弹簧式半主动液阻悬置动态特性试验结果
• 3.3 电磁阀疲劳寿命试验
• 3.3.1 振动载荷试验
• 3.3.2 高低温环境模拟试验
• 3.4 空气弹簧式半主动液阻悬置的整车NVH 试验
• 3.5 本章小结
• 第四章 空气弹簧式半主动液阻悬置静、动态特性仿真计算
• 4.1 引言
• 4.2 空气弹簧式半主动液阻悬置橡胶主簧静刚度有限元计算
• 4.2.1 有限元建模
• 4.2.2 静刚度有限元计算结果
• 4.3 空气弹簧式半主动液阻悬置系统模型
• 4.3.1 系统力学模型
• 4.3.2 系统数学模型
• 4.4 空气弹簧式半主动液阻悬置动态特性仿真
• 4.4.1 仿真参数获取
• 4.4.2 动特性仿真
• 4.5 本章小结
• 研究工作总结及展望
• 研究工作总结
• 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢