雙橫臂扭桿懸架力學(xué)特性非線(xiàn)性分析與設(shè)計(jì)

綜合國(guó)內(nèi)外資料，探討了雙精管扭桿懸架設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的國(guó)截面直扭桿的設(shè)計(jì)方法和雙向筒式減振器參數(shù)的初步確定，并用于某輕型客車(chē)前懸架的改進(jìn)設(shè)計(jì)，獲得了滿(mǎn)意的結(jié)果.

綜合國(guó)內(nèi)外資料,探討了雙橫臂扭桿懸架設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用的圓截面直扭桿的設(shè)計(jì)方法和雙向筒式減振器的參數(shù)的初步確定,并用于某輕型客車(chē)前懸架的改進(jìn)設(shè)計(jì),獲得了滿(mǎn)意的結(jié)果。

上置扭桿式雙橫臂獨(dú)立懸架是較復(fù)雜的一種懸架形式,分析其運(yùn)動(dòng)特性對(duì)汽車(chē)的輪胎偏磨和整車(chē)性能都有重要的參考價(jià)值。利用adams/car軟件建立了虛擬樣機(jī)模型,通過(guò)對(duì)比靜態(tài)平衡位置時(shí)定位參數(shù)的理論值與仿真值,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。設(shè)置輪跳合理的范圍,進(jìn)行同向跳動(dòng)仿真,得到5項(xiàng)運(yùn)動(dòng)特性變化曲線(xiàn)。分析曲線(xiàn)的變化趨勢(shì),得到輪距變化超出一般的要求區(qū)間,可能導(dǎo)致輪胎磨損嚴(yán)重,以及直線(xiàn)行駛能力變差等結(jié)論。

針對(duì)雙橫臂獨(dú)立扭桿彈簧懸架的特點(diǎn),運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)的理論建立了某商務(wù)車(chē)獨(dú)立懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型和仿真模型,基于遺傳算法開(kāi)發(fā)了多目標(biāo)的優(yōu)化程序,通過(guò)adams/solver和外部程序的接口文件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸。將優(yōu)化前仿真結(jié)果與優(yōu)化后得到的仿真結(jié)果進(jìn)行了性能對(duì)比,結(jié)果表明,優(yōu)化后的仿真結(jié)果有效地改善了懸架的性能。該方法和傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法相比,優(yōu)點(diǎn)在于能提高精度和效率。

采用虛擬樣機(jī)技術(shù),借助于adams軟件這個(gè)操作平臺(tái),針對(duì)某商務(wù)車(chē)前懸架建立了多體動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,從中獲得了隨車(chē)輪上下跳動(dòng)的懸架車(chē)輪定位參數(shù)的變化規(guī)律,這為汽車(chē)懸架系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供了一種有效的手段。

利用空間解析幾何方法,建立了考慮導(dǎo)向桿件、彈性元件和阻尼元件的空間結(jié)構(gòu)、空間姿態(tài)和空間尺寸的具有三維空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向輪的雙橫臂扭桿彈簧懸架系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,研究該懸架的空間結(jié)構(gòu)非線(xiàn)性阻尼和非線(xiàn)性剛度特性。分析結(jié)果表明:該懸架系統(tǒng)的等效阻尼和等效剛度具有明顯的空間結(jié)構(gòu)非線(xiàn)性特征。

建立了某五軸載貨汽車(chē)雙扭桿雙橫臂懸架有限元模型,對(duì)各零部件之間連接關(guān)系進(jìn)行模擬,在此基礎(chǔ)上,對(duì)模型靜態(tài)剛度和強(qiáng)度特性進(jìn)行分析。計(jì)算結(jié)果與理論解和試驗(yàn)結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了該類(lèi)型懸架有限元模型的正確性。

針對(duì)某越野車(chē)雙橫臂前懸架,采用有限轉(zhuǎn)動(dòng)張量法,結(jié)合空間解析幾何理論知識(shí),推導(dǎo)車(chē)輪定位參數(shù)隨車(chē)輪跳動(dòng)量的變化規(guī)律,并與adams仿真結(jié)果、實(shí)車(chē)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比,據(jù)此驗(yàn)證所建模型的正確性。利用matlab軟件,根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算車(chē)輪等位參數(shù)的變化情況,在對(duì)計(jì)算結(jié)果分析的基礎(chǔ)上,針對(duì)前輪前束角和輪距的變化范圍不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題,借助adams/insight模塊對(duì)懸架硬點(diǎn)位置進(jìn)行靈敏度分析,并以此為根據(jù)進(jìn)行二次函數(shù)響應(yīng)面法擬合,最后根據(jù)擬合函數(shù)匹配硬點(diǎn)位置。優(yōu)化分析結(jié)果表明:懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,驗(yàn)證了此次優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效性。

采用虛功原理、有限張量和矢量代數(shù)法計(jì)算雙橫臂扭桿懸架的剛度,應(yīng)用adams軟件驗(yàn)證數(shù)學(xué)方法計(jì)算的可行性?；陔S機(jī)振動(dòng)的方法分析輪胎動(dòng)載荷、懸架動(dòng)行程和舒適性3個(gè)性能指標(biāo),對(duì)扭桿設(shè)計(jì)的基本參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,減小實(shí)際行車(chē)中的懸架位移和撞擊限位塊頻率,測(cè)試效果明顯,為總布置設(shè)計(jì)提供精確的設(shè)計(jì)參數(shù)。

利用catia軟件對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)體建模,并利用hypermesh軟件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化分析和剛、強(qiáng)度分析,同時(shí)結(jié)合對(duì)未來(lái)輕量化材料的探討,尋找雙橫臂懸架輕量化設(shè)計(jì)方法。

本文運(yùn)用pastran/nastran軟件,建立了一雙橫臂式扭桿懸架的焊接總成的有限元法計(jì)算模型,與試驗(yàn)比較并驗(yàn)證后,利用前懸架多剛體動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)果,對(duì)幾種典型工況進(jìn)行了分析和計(jì)算,得到了焊接總成的應(yīng)力分布規(guī)律,歸納了焊接總成的強(qiáng)度控制工況,并提出了改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。

根據(jù)某汽車(chē)雙橫臂前懸架硬點(diǎn)坐標(biāo)等參數(shù),應(yīng)用adams/car建立該懸架虛擬樣機(jī)模型,并對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行車(chē)輪跳動(dòng)仿真分析,模擬車(chē)輪跳動(dòng)對(duì)雙橫臂懸架前輪定位參數(shù)的影響,得出相應(yīng)參數(shù)的變化規(guī)律曲線(xiàn).根據(jù)仿真試驗(yàn)結(jié)果和相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)要求,對(duì)該懸架的部分硬點(diǎn)位置及懸架特性參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,使懸架的綜合性能達(dá)到最佳.結(jié)果表明,所做的優(yōu)化設(shè)計(jì)有效,改善了懸架系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性.

利用adams/car模塊建立大學(xué)生方程式賽車(chē)(fsae)雙橫臂獨(dú)立懸架仿真模型;對(duì)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,對(duì)表征懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)性能的參數(shù)進(jìn)行分析以確定優(yōu)化目標(biāo);利用adams/insight模塊通過(guò)設(shè)定設(shè)計(jì)變量、綜合目標(biāo)函數(shù)和約束條件進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì);根據(jù)優(yōu)化結(jié)果修改懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型,再次進(jìn)行仿真分析,并比較優(yōu)化前和優(yōu)化后懸架的綜合性能;仿真結(jié)果表明,優(yōu)化后的懸架綜合性能得到明顯提高,證明了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的有效性和正確性。

按虛功原理完整導(dǎo)出精確分析雙橫臂扭桿彈簧懸架系統(tǒng)剛度與阻尼參數(shù)的基本公式,提出確定扭桿彈簧和減振器參數(shù)的新方法。給出按給定偏頻以及相對(duì)阻尼比來(lái)確定扭桿的剛度和減振器阻尼的設(shè)計(jì)步驟,并研制出簡(jiǎn)明實(shí)用的設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。試驗(yàn)表明虛擬試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果基本一致。該方法已成功應(yīng)用于一種新型結(jié)構(gòu)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向四輪驅(qū)動(dòng)燃料電池微型汽車(chē)的懸架系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

根據(jù)fsae大賽規(guī)則,采用設(shè)定基準(zhǔn)目標(biāo)的方法確定整車(chē)的軸距、前后輪距、質(zhì)心位置等重要參數(shù),完成雙橫臂懸架主要參數(shù)、懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。利用catia對(duì)懸架各部分零件進(jìn)行三維建模和裝配,運(yùn)用ansya對(duì)前懸立柱、搖臂進(jìn)行強(qiáng)度校核。分析結(jié)果顯示:設(shè)計(jì)的零件滿(mǎn)足材料的強(qiáng)度要求。裝配完成后的賽車(chē)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明:設(shè)計(jì)出的雙橫臂懸架系統(tǒng)具有較好的平順性,設(shè)計(jì)方法合理,可為車(chē)輛懸架系統(tǒng)的理論計(jì)算和輕量化設(shè)計(jì)提供參考。

闡述了在整車(chē)裝調(diào)過(guò)程中確定空車(chē)高度的重要性?？哲?chē)高度是保證前輪定位正確性的前提,前輪定位參數(shù)變化量取決于懸架平衡位置,而空車(chē)高度對(duì)懸架平衡位置有重要影響。以bj1027a皮卡為例,指出對(duì)于裝有扭桿彈簧的獨(dú)立懸架車(chē)輛,其空車(chē)高度不僅影響整車(chē)姿態(tài)而且影響懸架的運(yùn)動(dòng)精度,而正確的空車(chē)高度可以保證車(chē)輛具有良好的行駛性能。

針對(duì)iveco前雙橫臂獨(dú)立懸架只按來(lái)圖加工的現(xiàn)狀,提出應(yīng)用catia對(duì)iveco前雙橫臂獨(dú)立懸架進(jìn)行逆向設(shè)計(jì),并應(yīng)用catia的dmu模塊對(duì)其進(jìn)行ridemotion,甚至在某些方面進(jìn)行一定優(yōu)化分析,從而提高對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)識(shí),進(jìn)一步提升自主開(kāi)發(fā)能力。

為了提高fsae(中國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽)賽車(chē)的操縱穩(wěn)定性,對(duì)賽車(chē)雙橫臂前懸架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)已建好的ug三維模型得到某賽車(chē)前懸架主要硬點(diǎn)坐標(biāo),然后利用adams/car建立前懸架虛擬樣機(jī)模型并進(jìn)行仿真試驗(yàn),指出懸架設(shè)計(jì)的不足;利用adams/insight進(jìn)行優(yōu)化分析,得到所考慮硬點(diǎn)位置對(duì)各項(xiàng)性能參數(shù)的影響靈敏度,再根據(jù)所得靈敏度對(duì)硬點(diǎn)位置進(jìn)行優(yōu)化,得到最合理的性能參數(shù)組合,進(jìn)而獲得最優(yōu)的雙橫臂前懸架模型;最后對(duì)優(yōu)化前后的模型進(jìn)行仿真與對(duì)比,結(jié)果顯示優(yōu)化后懸架的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性得到了一定改善。

研究某一轎車(chē)雙橫臂獨(dú)立懸架性能的優(yōu)化問(wèn)題,解決前輪定位參數(shù)在汽車(chē)行駛過(guò)程中變化過(guò)大而引起的輪胎磨損的加劇以及懸架性能的降低的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題,在adams/car上建立了車(chē)雙橫臂獨(dú)立懸架的動(dòng)力學(xué)模型,運(yùn)用insight模塊進(jìn)行靈敏度分析,選取靈敏度較大的硬點(diǎn)參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量,建立車(chē)輪定位參數(shù)在輪跳過(guò)程中的最大變化量的響應(yīng)面近似模型。然后運(yùn)用差分進(jìn)化算法與非支配遺傳算法的混合多目標(biāo)算法(簡(jiǎn)稱(chēng)de-nsgaii算法)對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解。結(jié)果表明,優(yōu)化后的車(chē)輪定位參數(shù)在車(chē)輪跳動(dòng)過(guò)程中的變化量明顯減小,懸架的性能得到改善,為懸架的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

本文運(yùn)用ｐａｓｔｒａｎ／ｎａｓｔｒａｎ軟件，建立了一雙橫臂式扭桿懸架的焊接總成的有限元法計(jì)算模型，與試驗(yàn)比較并驗(yàn)證后，利用前景懸架多剛體動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)果，對(duì)幾種典型工況進(jìn)行了分析和計(jì)算，得到了焊接總成的應(yīng)力分布規(guī)律，歸納了焊接總成的強(qiáng)度控制工況，并提出了改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。

利用lagrange變分法,導(dǎo)出了雙芯非線(xiàn)性光纖耦合器中寬度可變的雙曲正割型類(lèi)孤子脈沖傳播過(guò)程中參量滿(mǎn)足的微分方程組,通過(guò)勢(shì)函數(shù)圖像,討論了雙芯同時(shí)注入孤子脈沖條件下耦合器的開(kāi)關(guān)性質(zhì).結(jié)果表明,當(dāng)輸入的兩基孤子脈沖一強(qiáng)一弱時(shí),初始脈沖的相位差對(duì)耦合器開(kāi)關(guān)特性影響顯著,在初相位差取±π/2時(shí)開(kāi)關(guān)效應(yīng)對(duì)初相位差變化最敏感,提高注入孤子能量或增大耦合長(zhǎng)度都有助于提高開(kāi)關(guān)的相敏特性.

進(jìn)行適用于空間微環(huán)境的磁懸浮六自由度隔振系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究,設(shè)計(jì)磁懸浮隔振平臺(tái)結(jié)構(gòu),借助有限元軟件分析振源中隔振平臺(tái)定子模態(tài);分析磁懸浮隔振平臺(tái)不同擾動(dòng)力作用下系統(tǒng)耦合非線(xiàn)性特性,建立面向控制的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)模型;通過(guò)仿真研究系統(tǒng)對(duì)不同激勵(lì)擾動(dòng)下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。該研究為控制算法設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)及依據(jù)。