基于匹配懸架系統(tǒng)的汽車乘坐舒適性
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- 文獻(xiàn)翻譯目前對(duì)車輛行駛平順性的研究主要包括基于多體動(dòng)力學(xué)仿真模型的運(yùn)動(dòng)特性分析，以及改善目標(biāo)懸架控制的參數(shù)分析。在創(chuàng)建多體動(dòng)力學(xué)仿真模型的研究中，通常不考慮校準(zhǔn)和測(cè)試驗(yàn)證，這使得難以確保工程生產(chǎn)。在提高目標(biāo)懸架控制參數(shù)的研究中，缺乏關(guān)于舒適性和人性化的系統(tǒng)匹配，因此難以在駕駛和領(lǐng)導(dǎo)車輛設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)嵤�。本文針�?duì)懸架系統(tǒng)影響車輛行駛舒適性的不同特點(diǎn)，根據(jù)懸架系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)理，采用車輛路試，臺(tái)架試驗(yàn)和CAE仿真的研究方法，同時(shí)，進(jìn)行了與懸架剛度和阻尼以及速度有關(guān)的車輛平順性的靈敏度分析。因此，給出了對(duì)車輛平順性有重要影響的關(guān)鍵懸架系統(tǒng)參數(shù)。通過匹配參數(shù)，獲得了基于人體舒適度的懸架系統(tǒng)的標(biāo)定分析。分析結(jié)果表明，制定最舒適車輛設(shè)計(jì)目標(biāo)的分析方法是有效的。在理論研究的基礎(chǔ)上，探索了五種懸架參數(shù)匹配原理，以保證車輛具有良好的乘坐舒適性，為懸架系統(tǒng)剛度和阻尼的客車最佳匹配提供理論依據(jù)和設(shè)計(jì)方法。研究成果具有實(shí)用性的推廣價(jià)值和廣泛的工程應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：汽車，乘坐舒適性，懸架系統(tǒng)，匹配
1簡(jiǎn)介
懸架系統(tǒng)的參數(shù)匹配與優(yōu)化是提高汽車平順性的重要手段�，F(xiàn)有的乘坐舒適性調(diào)查完全包括基于創(chuàng)建多體動(dòng)力學(xué)仿真模型的運(yùn)動(dòng)特征分析[1][2]，以及為改善目標(biāo)的懸架參數(shù)[3]而進(jìn)行的分析。在建立多體動(dòng)力學(xué)仿真模型的研究中，根據(jù)已建立的車輛乘坐舒適性數(shù)學(xué)模型，可以有效地提高模型的準(zhǔn)確性，但不考慮實(shí)車校準(zhǔn)和測(cè)試驗(yàn)證，因此很難確保生產(chǎn)工程。在改善目標(biāo)懸架參數(shù)的研究中，利用Matlab（模型）軟件建立的振動(dòng)模型模擬了基于遺傳算法和控制算法的懸架系統(tǒng)性能。該方法可以提高懸架系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確性。由于缺乏基于人體特征的系統(tǒng)乘坐舒適性匹配，因此很難在駕駛和領(lǐng)導(dǎo)汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)嵤�。雖然在懸架系統(tǒng)，試驗(yàn)和CAE模擬的各個(gè)子領(lǐng)域分析乘客的舒適度，但在國(guó)內(nèi)外已有很多研究[4][5]，但關(guān)于懸架的乘坐舒適度敏感性分析的系統(tǒng)研究系統(tǒng)，校準(zhǔn)和整車考慮的車輛系統(tǒng)很少[6][7]。
本研究采用項(xiàng)目與理論相結(jié)合的方法，根據(jù)懸架系統(tǒng)的動(dòng)力機(jī)制，采用車輛試驗(yàn)，臺(tái)架試驗(yàn)和CAE仿真的研究方法，對(duì)懸架剛度和阻尼與車輛平順性進(jìn)行靈敏度分析，速度。然后獲得關(guān)鍵的懸架系統(tǒng)參數(shù)。通過參數(shù)匹配實(shí)現(xiàn)了基于人體舒適度的懸架系統(tǒng)整體系統(tǒng)校準(zhǔn)分析，實(shí)現(xiàn)了舒適性最佳的車輛設(shè)計(jì)目標(biāo)。結(jié)合理論分析，CAE仿真和道路試驗(yàn)研究，探索了五種懸架匹配規(guī)則，可以保證車輛具有良好的乘坐舒適性。部分車輛成功的工程實(shí)踐表明，這些原理為懸架剛度與阻尼的最佳匹配提供了理論依據(jù)，具有實(shí)用性的推廣價(jià)值和廣泛的工程應(yīng)用。
2懸架系統(tǒng)動(dòng)態(tài)
對(duì)于車輛，當(dāng)它在鋪砌的普通道路上行駛時(shí)，由于不平坦表面引起的車輛振動(dòng)的原因可分為三個(gè)方面[8][9]：（1）上下垂直振動(dòng)或沿z軸坐標(biāo)跳躍 車輛; （2）沿車輛v軸坐標(biāo)的縱向俯仰運(yùn)動(dòng); （3）沿著車輛的x軸坐標(biāo)的橫滾或水平運(yùn)動(dòng)。
車體質(zhì)量與所假定的縱軸線對(duì)稱，同時(shí)左右輪軌道粗糙度函數(shù)相同。本文研究了四個(gè)自由度體系的質(zhì)量中心和質(zhì)心附近的體振動(dòng)以及前后輪（非懸浮質(zhì)量）振動(dòng)的物體（簧上質(zhì)量），如圖1。
圖1.車輛動(dòng)力學(xué)模型
運(yùn)動(dòng)方程可以描述為如下的方程（1）-（4）
其中m是體重，m = m1f +m1r，m1f，m1r分別是前后懸掛質(zhì)量。m2f，m2r分別是前軸和后軸車輪質(zhì)量。I是通過身體焦點(diǎn)并垂直于力矩方向的水平軸的慣性。K1f和K1r分別是前后軸的懸架剛度。k2f，k2r分別為前后軸的輪胎剛度，C1f，C1r分別為前后軸的減振器阻尼系數(shù)。C2f，C2r分別是前后輪的阻尼系數(shù)。l是軸距。lf是從質(zhì)心到前軸的距離。 lr是從質(zhì)心到后軸的距離，z是質(zhì)心的垂直位移。是身體繞質(zhì)心旋轉(zhuǎn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)角度的振動(dòng)位移，Xf和Xr分別是自身到前軸輪（后軸輪）中心和質(zhì)心縱軸的交點(diǎn)處的位移。...
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