基于非线性振动模型的空气悬架性能研究

【摘要】道路友好性定义为汽车行驶时对公路的损坏程度。随着社会的不断进步,道路运输业迅速发展,汽车的保有量快速增加,汽车行驶造成的路面损坏日趋严重,公路养护成本居高不下。汽车的道路友好性主要由悬架的结构决定。悬架是汽车的主要部件之一,空气悬架使用空气弹簧作为弹性元件,其刚度具有典型的非线性特征。空气悬架可以适应复杂的路况变化,行驶平顺性、操纵稳定性等性能均优于传统悬架。研究空气悬架的道路友好性具有十分重要的意义。本文阐述了空气弹簧弹力的产生过程,分析了弹力的影响因素,并给出了计算公式,在MATBLAB/Simulink中构建了空气弹簧非线性振动仿真模型,并通过台架试验验证其正确性。然后在此基础上建立了空气悬架仿真模型,模拟其在C级路面输入下的行驶情况,利用动载荷系数、道路应力因子和理论道路破坏系数评价其道路友好性,并与负载相同的传统悬架做比较,结果说明同等条件下使用空气悬架可以改善汽车的道路友好性。然后提出了道路友好型悬架概念,分析了悬架参数对道路友好性的影响,并给出合理建议。空气悬架非线性特征较强,而模糊控制适用于时变非线性系统,且建模简单,控制精度高,为了进一步改善道路友好性,利用模糊控制对空气悬架进行改进优化。通过模糊控制模拟并比较改进前后空气悬架的道路友好性。结果表明,改进后的空气悬架对道路的破坏更小,应用模糊控制系统可以进一步提高空气悬架的道路友好性。本文中应用的非线性振动模型和模糊控制方法,为研究和改进空气悬架的道路友好性和其他性能提供了一种新的思路。对于其他类型的汽车悬架研究,也有一定的借鉴作用。
【作者】申一方；
【导师】李翔晟；
【作者基本信息】中南林业科技大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】空气悬架；道路友好性；非线性振动模型；模糊控制；仿真；

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