基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼比的計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及車輛被動懸架，特別是基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼比的 計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 懸架是車輛的重要組成部分，其性能影響和決定車輛的乘坐舒適性和行駛安全 性。目前，汽車上應(yīng)用最為普遍的懸架類型為被動懸架，其阻尼比對懸架系統(tǒng)的阻尼匹配 具有重要的指導(dǎo)意義，然而，由于受懸架系統(tǒng)最佳阻尼匹配理論的制約，目前國內(nèi)外對被動 懸架的阻尼比設(shè)計仍然沒有可靠的方法。根據(jù)德國Manfred Mitschke教授所著的《汽車 動力學(xué)》，可知目前對乘坐舒適性和行駛安全性折中的加權(quán)因數(shù)難以確定，從而導(dǎo)致懸架的 最佳阻尼比的設(shè)計成為困擾懸架設(shè)計的關(guān)鍵問題。目前，對被動懸架阻尼比的設(shè)計，大都采 用"經(jīng)驗(yàn)+反復(fù)試驗(yàn)"的設(shè)計方法，即根據(jù)車輛參數(shù)，利用被動懸架的阻尼比可行性設(shè)計區(qū) 間，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)折中選擇某一阻尼比，然后經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和修改，根據(jù)主觀和客觀加以綜合 判斷，最后確定出懸架的最佳阻尼比的設(shè)計值。雖然這種方法是可行的，但由于其設(shè)計成本 高、周期長，不能滿足現(xiàn)代汽車行業(yè)快速發(fā)展的要求。為了更好地改善被動懸架的性能，需 要對乘坐舒適性和行駛安全性之間的矛盾進(jìn)行最佳折中，因此，必須建立一種簡單可靠的 基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼比的計算方法，從而降低懸架設(shè)計及試驗(yàn)費(fèi)用， 縮短設(shè)計周期，增強(qiáng)我國車輛的國際市場競爭力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種準(zhǔn)確、 可靠的基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼比的計算方法，其計算流程圖如圖1所 示；1/4車輛行駛振動模型如圖2所示。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼 比的計算方法，其具體計算步驟如下：
[0005] (1)確定車身振動加速度為、車輪動載Fd對路面輸入激勵速度#的頻響函數(shù) 訊和丑(·)? 9 :
[0006] 根據(jù)車輛單輪簧上質(zhì)量m2，簧下質(zhì)量Hi1，被動懸架的剛度Κ，輪胎剛度K t，質(zhì)量比rk =Kt/K，剛度比Γηι= Hi2Ai1，固有圓頻率
待設(shè)計被動懸架的阻尼比ξ，其中，減 振器的阻尼系數(shù)
頻率比λ = ω/ω。，ω為圓頻率；利用1/4車輛行駛振動模 型，以路面不平度q為輸入激勵，以車輪的垂向位移Z1及車身的垂向位移ζ 2為輸出；確定車 身振動加速度焉、車輪動載FJt路面輸入激勵速度纟:的頻響函數(shù)〃和^'OVf$ ?分別 為：
[0009] (2)確定被動懸架阻尼比上界函數(shù)Js( ξ )及下界函數(shù)丄（ξ )的解析表達(dá)式：
[0010] ①根據(jù)步驟（1)中所確定的頻響函數(shù)〃OWli和〃，建立被動懸架阻尼比 上界函數(shù)J s (U及下界函數(shù)J。（ U，分別為：
[0013] ②根據(jù)①步驟中所建立的被動懸架阻尼比上界函數(shù)Js( ξ )及下界函數(shù)丄（ξ )，通 過積分運(yùn)算，建立它們的解析表達(dá)式，分別為：
[0016] (3)建立被動懸架阻尼比優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)丄（ξ ):
[0017] 根據(jù)車輛單輪簧上質(zhì)量Hl2，簧下質(zhì)量Hl1，及在不同車速和不同路況情況下的舒適 性加權(quán)因子a e [0, 1]，利用步驟（2)中所建立的被動懸架阻尼比上界函數(shù)Js(I)及下界 函數(shù)J。（ ξ )，建立被動懸架阻尼比優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)
[0019] 式中，g為重力加速度，g = 9. 8m/s2;
[0020] (4)計算被動懸架的廣義耗散能D :
[0021] A步驟：確定使目標(biāo)函數(shù)Jci(I)最小的阻尼比
[0022] 將步驟（2)中所建立的被動懸架阻尼比上界函數(shù)Js( ξ )及下界函數(shù)丄（ξ )的解 析表達(dá)式，代入步驟（3)中建立的被動懸架阻尼比優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)^(ξ)，求得使目標(biāo)函數(shù) JcXU最小的阻尼比，記作ξ %即
[0024] B步驟：確定被動懸架的廣義耗散能D :
[0025] 根據(jù)質(zhì)量比rk= K t/K，剛度比!^= In2Ai1，利用A步驟中ξ ""的解析表達(dá)式，在加權(quán) 因子a e [0，1]區(qū)間內(nèi)進(jìn)行定積分運(yùn)算，求得被動懸架的廣義耗散能D，即
[0028] (5)計算基于廣義耗散能D的被動懸架最佳阻尼比ξ
[0029] 根據(jù)在不同車速和不同路況情況下的舒適性最大加權(quán)因子α _= 1和最小加權(quán) 因子α_=0,以及步驟（4)中確定的被動懸架的廣義耗散能D，計算得到基于廣義耗散能 的被動懸架最佳阻尼比L P，即
[0031] 本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)：
[0032] 對車輛被動懸架最佳阻尼比的設(shè)計，大都采用"經(jīng)驗(yàn)+反復(fù)試驗(yàn)"的設(shè)計方法。雖 然這種方法是可行的，但由于其設(shè)計成本高、周期長，不能滿足現(xiàn)代汽車行業(yè)快速發(fā)展的要 求。
[0033] 本發(fā)明根據(jù)1/4車輛行駛振動模型，分別通過確定被動懸架阻尼比上界函數(shù)和下 界函數(shù)的解析表達(dá)式，建立被動懸架阻尼比的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；利用使得優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)最小 的阻尼比的解析表達(dá)式，通過積分運(yùn)算得到被動懸架的廣義耗散能；基于廣義耗散能建立 了車輛被動懸架最佳阻尼比的計算方法。通過設(shè)計實(shí)例與廠家的試驗(yàn)設(shè)計值進(jìn)行對比驗(yàn)證 可知，該方法可計算得到車輛被動懸架準(zhǔn)確可靠的的最佳阻尼比，為車輛被動懸架的設(shè)計 提供了可靠的設(shè)計方法。利用該方法，可以使得車輛乘坐舒適性和安全性實(shí)現(xiàn)最佳折中，提 高車輛被動懸架的設(shè)計水平；同時，還可降低其設(shè)計及試驗(yàn)費(fèi)用，縮短設(shè)計周期，增強(qiáng)我國 車輛的國際市場競爭力。
【附圖說明】
[0034] 為了更好地理解本發(fā)明下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步的說明。
[0035] 圖1是基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼比的計算方法的計算流程圖；
[0036] 圖2是1/4車輛行駛振動模型圖。 具體實(shí)施方案
[0037] 下面通過一實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0038] 某越野車單輪簧上質(zhì)量m2= 350kg，簧下質(zhì)量m i= 35kg，被動懸架的剛度K = 19897ΝΙ?1，輪胎剛度心=179073Nm \質(zhì)量比 rk= Kt/K = 9,剛度比 r"= Hi2Ai1= 10,固有 圓頻率
為了實(shí)現(xiàn)最佳減振效果，需要計算該被動懸架的最佳阻尼 比。
[0039] 本發(fā)明實(shí)例所提供的基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼比的計算方法，其 計算流程圖如圖1所示，1/