全地形車振動(dòng)及控制研究.pdf

1、全地形車是近幾年興起的集休閑、競(jìng)技、娛樂(lè)為一體的實(shí)用型車輛，且其軍用潛力巨大。隨著人們生活水平的提高，對(duì)全地形車的使用性能要求也越來(lái)越高。全地形車的整車振動(dòng)水平是其重要的性能指標(biāo)，直接影響乘員舒適、駕駛安全、車架等部件的強(qiáng)度等，是全地形車重要的產(chǎn)品品質(zhì)因素之一。目前，國(guó)產(chǎn)全地形車整車振動(dòng)水平與國(guó)外產(chǎn)品相比還有較大差距。本文針對(duì)全地形車振動(dòng)及其控制的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)深入系統(tǒng)研究，具體包括以下幾個(gè)方面的工作：
　　 ①深入分析了IS

2、O2631等相關(guān)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合全地形車自身振動(dòng)特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)首次系統(tǒng)的提出了基于時(shí)域法和頻域法的全地形車整車振動(dòng)評(píng)價(jià)方法及道路試驗(yàn)方法，以手把、坐墊及腳踏處加權(quán)加速度振級(jí)來(lái)評(píng)價(jià)駕駛員所受振動(dòng)，以前后貨架處加速度振級(jí)評(píng)價(jià)貨架或平臺(tái)處的振動(dòng)?；诖朔椒?，搭建了硬件測(cè)試系統(tǒng)，基于IMC FAMOS平臺(tái)開(kāi)發(fā)了軟件分析系統(tǒng)，并針對(duì)多款全地形車進(jìn)行了實(shí)車振動(dòng)道路試驗(yàn)評(píng)價(jià)測(cè)試與分析。結(jié)果表明，時(shí)域法和頻域法的結(jié)果相差很小，都可準(zhǔn)確評(píng)價(jià)全地形車的振動(dòng)。

3、時(shí)域法思路清晰，計(jì)算速度更快，本文推薦使用時(shí)域法進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　 ②分析了多款全地形車車體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性，采用解析法和試驗(yàn)法分析了其車架結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所建立的車架有限元模型的正確性；在對(duì)車架掛發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性分析時(shí)，以有限元分析的基本原理為基礎(chǔ)，找出了影響解析法結(jié)果的參數(shù)；結(jié)合簡(jiǎn)化模擬仿真分析結(jié)果，創(chuàng)造性的提出了將發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化為相同質(zhì)心、質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的長(zhǎng)方體，進(jìn)而建立車架掛發(fā)動(dòng)機(jī)有限元模型的新方法。試驗(yàn)法和解析法的

4、結(jié)果對(duì)比表明，所提出的發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化方法簡(jiǎn)便可行，可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和改型階段就能了解車架掛發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。以此方法改進(jìn)了兩款量產(chǎn)全地形車車體動(dòng)特性，從車架及車架掛發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的改進(jìn)角度出發(fā)，分別對(duì)其車架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的分析結(jié)果表明，所提出的改進(jìn)措施均可行且易實(shí)施。
　　 ③分析了發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)全地形車振動(dòng)的影響及其與車架的合理匹配。首先分析了車架掛發(fā)動(dòng)機(jī)后發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)車架的動(dòng)態(tài)特性影響，結(jié)果表明，車架掛發(fā)動(dòng)機(jī)后，后三階自由頻

5、率振型發(fā)生了變化，但關(guān)心的前三階頻率均有所提高。進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)在車架上的位置匹配分析，左、右、前、后平動(dòng)對(duì)車架掛發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)特性影響分析結(jié)果表明，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)車架掛發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)動(dòng)特性有重要影響。
　　 ④將形狀優(yōu)化方法應(yīng)用到全地形車結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性分析中。在國(guó)內(nèi)首次采用了形狀優(yōu)化方法，以發(fā)動(dòng)機(jī)安裝位置和俯仰角度為變量對(duì)車架掛發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果表明，在保障其它幾階頻率變化較小的情況下，優(yōu)化后車架掛發(fā)動(dòng)機(jī)的一階模態(tài)頻率有大幅

6、的提高，有利于整車振動(dòng)的控制。
　　 ⑤建立了全地形車懸置系統(tǒng)剛體動(dòng)力學(xué)模型，分析了其懸置系統(tǒng)固有頻率及各個(gè)方向能量解耦情況。以各階模態(tài)能量百分比占優(yōu)方向上的能量解耦率最大為目標(biāo)函數(shù)，四個(gè)懸置件的三向剛度為優(yōu)化變量，采用模擬退火算法對(duì)懸置系統(tǒng)進(jìn)行了能量解耦優(yōu)化。結(jié)果表明，優(yōu)化后Z向解耦率獲得了大幅的提高，非常有利于全地形車整車的振動(dòng)控制。
　　 ⑥運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS建立了包含柔性車架、前后懸架、轉(zhuǎn)向系、輪胎和人

7、體的全地形車剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)模型。采用諧波疊加法生成了ADAMS/View格式的B級(jí)隨機(jī)路面譜文件，并在ADAMS中施加了發(fā)動(dòng)機(jī)激振力和激振力矩，從動(dòng)力學(xué)仿真的角度分析了全地形車整車振動(dòng)，為后續(xù)控制策略研究提供基礎(chǔ)。
　　 ⑦基于第5章建立的全地形車多體動(dòng)力學(xué)模型，利用MATLAB/Simulink建立了包含天棚阻尼控制、模糊控制和模糊PID控制的懸架控制聯(lián)合仿真系統(tǒng)模型。并在此基礎(chǔ)上，分析了三種懸架控制策略效果。結(jié)果表明，模