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车辆悬架系统参数辨识、建模及耐久性分析优化

作　者: 李凌阳
导　师: 陈立平
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 悬架参数辨识橡胶衬套迟滞轮心六分力逆向求解耐久性分析试验验证
分类号: U463.33
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文针对悬架技术的几个关键问题，进行了系统化的深入分析和研究，提出了新的思路、方法和模型，并将理论计算、仿真分析与实物试验相结合，以试验结果数据为依据，验证了新方法的有效性以及新模型精度。本文主要研究内容包括以下几个方面：(1)对考虑非线性的两自由度悬架模型进行了推导，给出了偏频和阻尼比的理论算法，针对已有阻尼比计算方法的缺陷，引入新的阻尼比计算方法，改进阻尼比辨识的方法，消除对数衰减法出现假峰的情况，利用面积法计算阻尼比，提高了阻尼比的辨识精度。(2)对具有独立悬架系统的汽车而言，簧上质量无法用简单的质量叠加方法来计算。为此提出一种简化模型，避开轮胎非线性特性，利用试验得到的轮心及车身部分的加速度结果来辨识簧上、簧下质量，提高了质量参数估算的精准性，对悬架设计分析研究具有重要的意义。(3)建立了新的橡胶衬套非线性光滑迟滞模型，结合试验数据，确定模型参数初始值，对衬套回复力进行求解；通过对模型参数进行灵敏度分析，忽略参数交互作用，确定主要参数对模型输出的影响，为有可能的模型修改提供参考依据。结合静刚度和动刚度测试试验结果，分析试验数据，提出考虑预载作用的修正模型，扩展了橡胶衬套非线性光滑迟滞模型的应用范围；采用遗传算法进行参数辨识，获取修正模型的精确参数，并将仿真结果与试验数据相对比，验证模型的正确性和精度。(4)采用了一种新的试验方法，使用相对来说比较简单便宜的传感器，通过对加速度、位移、应变等比较容易获取的物理量进行测试，逆向求解轮心六分力。并在逆向求解得到轮心六分力后，还根据悬架多体系统动力学模型正向得到各连接点的受力，将仿真值与测量值进行对比，以验证逆向求解过程及结果的正确性。并在此基础上计算得到零部件的疲劳寿命，然后以悬架关键衬套刚度为设计变量进行优化分析，提高了悬架零部件的疲劳寿命。本文以汽车悬架为研究对象，结合目前悬架研发过程中的实际情况，丰富了悬架研发的模型体系，该模型体系能够使悬架的研发流程更加具有合理性，使其研发过程更加规范化，从而提高悬架的研发品质与研发效率。本文所采用的创新方法对悬架研发过程具有极大的现实意义和促进作用。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-36
  1.1 课题来源  10
  1.2 研究背景、目的、意义  10-12
  1.3 国内外研究概况  12-34
  1.4 本文内容组织及创新点  34-36
2 非线性阻尼悬架参数辨识  36-57
  2.1 引言  36-37
  2.2 1/4 悬架模型理论背景  37-46
  2.3 参数辨识试验  46-48
  2.4 参数辨识及验证  48-56
  2.5 本章小结  56-57
3 橡胶衬套非线性光滑迟滞模型理论研究  57-88
  3.1 引言  57
  3.2 橡胶衬套非线性迟滞模型理论概述  57-64
  3.3 修正 Bouc-Wen 模型的参数分析  64-72
  3.4 衬套动刚度试验与模型参数辨识  72-87
  3.5 本章小结  87-88
4 耐久性分析边界条件的逆向求解  88-112
  4.1 引言  88-89
  4.2 试车场工况载荷提取试验  89-103
  4.3 独立悬架模型建立及验证  103-105
  4.4 轮心六分力逆向求解  105-111
  4.5 本章小结  111-112
5 悬架零部件疲劳寿命预测及优化  112-137
  5.1 引言  112
  5.2 疲劳寿命预测方法  112-126
  5.3 下摆臂疲劳寿命预测分析  126-132
  5.4 下摆臂疲劳寿命优化  132-136
  5.5 本章小结  136-137
6 总结与展望  137-139
  6.1 全文总结  137-138
  6.2 研究展望  138-139
致谢  139-140
参考文献  140-153
附录攻读博士学位期间发表的学术论文  153

车辆悬架系统参数辨识、建模及耐久性分析优化

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