车用自反馈控制摩擦减振器设计及耗能研究

• 作 者: 张盟
• 机 构: 济南大学
• 出 处: 济南大学
• 发表日期: 2015年01期
• 关键词: 摩擦减振器 耗能性能 反馈控制 摩擦阻尼器 参数优化

减振器是汽车悬架系统的重要组成部分,其耗能性能直接影响汽车的减振性能,进而影响到汽车的操控稳定性、驾驶平顺性和乘坐的舒适性。随着汽车行业的发展,对减振器性能的要求也随之提高。因此,对可以进行振动主动和半主动控制的减振器的设计及耗能性能研究具有重要意义。本文结合摩擦阻尼器和液压减振器,在前期研究的基础上,设计了一种新型车用自反馈控制摩擦减振器。该类减振器不仅能根据振动位移的大小自动调节阻尼力以提高减振器耗能性能,而且还可以在作动器驱动下进行振动的主动和半主动控制,提高了汽车的振动控制效果。本文首先设计并建立减振器结构模型;然后通过理论分析、仿真分析及试验分析,研究影响减器性能的因素;最后借助于前面研究结果对减振器的结构参数进行优化。具体研究内容如下:根据设计方案,利用Solidworks建立减振器三维实体模型,实现减振器的结构参数化设计;利用有限元软件对关键部件受力状况进行仿真分析,完成对减振器结构的初步优化。根据减振器工作原理,分别建立静态和动态摩擦减振器数学模型进行耗能性能的理论分析。研究增压室初始压缩量、作动杆半径及螺旋摩擦板径向预紧量等因素对耗能性能的影响;利用Matlab软件绘制阻尼器的理论力-位移滞回曲线;以滞回曲线为依据,对减振器参数作进一步优化。为进一步研究减振器耗能性能随位移动态变化趋势,建立减振器有限元简化模型,将计算得到的内部流体随位移变化的压力加载到有限元模型上,得到阻尼力随时间及位移变化曲线,绘制出力-位移滞回曲线。利用正交试验方法对影响减振器性能的作动杆半径、增压室初始压缩量、螺旋摩擦板径向预紧量等参数及其交互作用进行仿真试验分析,得到各因素对减振器耗能性能影响的显著性程度。研究发现:螺旋摩擦板径向预紧量和作动杆半径的交互作用对耗能性能影响显著;螺旋摩擦板径向预紧量是影响减振器性能的主要因素,并且影响程度高度显著。但是,预紧量过大会产生安装困难、磨损量大等问题。因此,要根据实际情况综合各方面因素,合理的选择减振器参数。