1/4懸架系統(tǒng)模型修正及懸架減振性能分析

黃騰逸，周瑾，孟凡許，郭鑫星

（南京航空航天大學(xué) 機(jī)電學(xué)院, 南京 210016）

磁流變懸架系統(tǒng)是基于磁流變阻尼器出力連續(xù)可調(diào)的一種半主動(dòng)懸架系統(tǒng)，根據(jù)控制算法調(diào)節(jié)磁流變阻尼器出力來減小懸架的振動(dòng)。一般控制算法的控制效果依賴于懸架的模型準(zhǔn)確性，因此需要通過建立一個(gè)準(zhǔn)確的磁流變懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型。

Bidikli[1]建立了1/4主動(dòng)懸架系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型，并通過參數(shù)辨識(shí)得到該模型的參數(shù)。Zhang等[2]分析了車輛懸架的結(jié)構(gòu)并以純輪胎理論模型為輸入建立了懸架多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。周長峰等[3]提出了一種座椅懸架參數(shù)辨識(shí)方法。周長城等[4]也提出了一種座椅懸架等效剛度與等效阻尼的辨識(shí)方法。胡國良等[5-6]根據(jù)百分比斜率均方根值對(duì)磁流變阻尼器的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)半主動(dòng)懸架的減振性能影響進(jìn)行分析，得到不同結(jié)構(gòu)對(duì)車身加速度與懸架動(dòng)行程的影響規(guī)律。孟廣耀等[7]分析了磁流變半主動(dòng)懸架各參數(shù)對(duì)運(yùn)行平順性的影響規(guī)律，確定了最優(yōu)的半主動(dòng)懸架設(shè)計(jì)參數(shù)。

通過模型修正的方法能建立準(zhǔn)確的磁流變懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型，該模型能準(zhǔn)確的模擬懸架系統(tǒng)在時(shí)域與頻域上的振動(dòng)響應(yīng)，在此基礎(chǔ)上可以分析阻尼器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)懸架系統(tǒng)減振性能的影響。

1 阻尼器出力及懸架系統(tǒng)建模

1.1 阻尼器出力分析

磁流變液在動(dòng)態(tài)剪切場作用下，其性能在不斷變化，即在黏彈性與黏塑性之間不斷跳動(dòng)。為此參考阻尼器參數(shù)化動(dòng)力學(xué)模型的演化與改進(jìn)[8]，對(duì)磁流變液的Bingham本構(gòu)也進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

在Bingham本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上再串聯(lián)一個(gè)理想彈性單元，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖1所示。

因此其本構(gòu)方程為：

式中：γs為黏性應(yīng)變；γp為彈性應(yīng)變；ηp為彈性黏度；ηs為牛頓黏度；τ(H)為磁致剪切屈服強(qiáng)度。

根據(jù)串聯(lián)本構(gòu)的本構(gòu)方程可發(fā)現(xiàn)，此時(shí)磁流變阻尼器中的彈性出力等于其黏性出力，另外由于活塞桿與密封圈之間存在摩擦力，此時(shí)阻尼器出力與修正阻尼器的Bingham參數(shù)化動(dòng)力學(xué)模型類似[9]，即

式中：Fk為彈性力；Fc為阻尼力；Ff為摩擦力。

阻尼器的阻尼出力為流體流動(dòng)出力與壓差出力之和，即

式中：η為流體黏度；l為活塞有效長度；Ap為活塞有效面積；v0是活塞的剪切速度；D為活塞直徑；h為阻尼間隙寬度；τy為流體屈服強(qiáng)度。

此時(shí)磁流變阻尼器的剪切剛度k可以參考磁流變彈性體減振器的剪切剛度計(jì)算公式[10]，即

式中：G'為儲(chǔ)存模量；Ah為活塞的剪切面積。

根據(jù)Ginder[11]的研究可知儲(chǔ)存模量G'與磁流變液的體積分?jǐn)?shù)以及施加的磁場強(qiáng)度有關(guān)，即

式中：φ為磁流變液的體積分?jǐn)?shù)；μ0為真空磁導(dǎo)率；Ms為磁流變液的飽和磁化強(qiáng)度；H為磁流變液的磁場強(qiáng)度。

1.2 道路譜仿真

現(xiàn)實(shí)中的道路不是一個(gè)光滑平面，而是一個(gè)粗糙表面，而通常人們將其與基準(zhǔn)平面沿道路走向的高度差分布稱為路面不平度函數(shù)，如圖2所示。

圖2 路面不平度

國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 8608:2016[12]和國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7031?1986[13]將路面位移不平度功率譜密度定義為

式中：n為空間頻率，1/m；n0為參考空間頻率，n0=0.1，1/m；w為路面譜的頻率指數(shù)，一般情況下，w=2；Gq(n0)為路面不平度系數(shù)，m2/m?1。在參考空間頻率n0下的道路譜功率密度值，其取值如表1所示[14]。

表1 各路面等級(jí)的路面不平度系數(shù)

根據(jù)濾波白噪聲法可得在空間域上的路面激勵(lì)的微分方程為

式中：Ωc為路面空間截止角頻率，Ωc= 2πnc，nc為路面空間截止頻率，nc= 0.01，1/m；W(s)為空間域內(nèi)的平穩(wěn)白噪聲信號(hào)。

根據(jù)空間與時(shí)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到

把式（8）代入式（7）得到在時(shí)間域上的路面激勵(lì)微分方程為

式中：v0為車輛行駛初始速度；a為車輛行駛加速度。

圖3為根據(jù)式（11）在Simulink中仿真得到的60 km/h車速下的C級(jí)道路譜。根據(jù)圖4可以發(fā)現(xiàn)仿真得到的道路譜信號(hào)滿足道路譜信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 60 km/h 車速下 C 級(jí)道路譜時(shí)域位移信號(hào)

圖4 60 km/h 車速下 C 級(jí)道路譜的功率譜信號(hào)

1.3 1/4懸架系統(tǒng)仿真系統(tǒng)模型

車輛在行駛中，汽車左右運(yùn)動(dòng)對(duì)稱時(shí)且質(zhì)量分配系數(shù)接近1時(shí)，前后懸架的振動(dòng)幾乎獨(dú)立，此時(shí)可以將前后懸架分開建模，于是就可以通過單輪二自由度系統(tǒng)對(duì)整個(gè)懸架的振動(dòng)情況進(jìn)行模擬，此時(shí)只需考慮簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量的垂直振動(dòng)[15]。

某越野車的前懸架為雙擺臂扭桿彈簧獨(dú)立懸架，因此車輛左右振動(dòng)獨(dú)立，且由于該車的質(zhì)量分配系數(shù)接近1，因此采用單輪二自由度系統(tǒng)對(duì)車輛的振動(dòng)性能進(jìn)行仿真研究，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型見圖5所示。

圖5 二自由度系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

根據(jù)圖5的二自由度系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型發(fā)現(xiàn)該模型可以由具有黏性阻尼的二自由度系統(tǒng)受迫振動(dòng)方程來表示，即：

式中：m1、m2分別為車輪和懸架質(zhì)量；z1、z2分別為車輪和懸架的絕對(duì)位移；q為激勵(lì)位移；k1、k2分別為車輪和懸架的彈簧剛度；c為懸架阻尼系數(shù)。

2 1/4 懸架系統(tǒng)模型修正

由于所搭建得試驗(yàn)平臺(tái)懸架參數(shù)未知，為建立準(zhǔn)確的被動(dòng)懸架仿真模型需要根據(jù)振動(dòng)試驗(yàn)采集的卸下磁流變阻尼器的試驗(yàn)平臺(tái)振動(dòng)響應(yīng)對(duì)仿真模型的剛度與阻尼系數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，結(jié)合阻尼器出力模型建立磁流變半主動(dòng)懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型，根據(jù)采集的安裝磁流變阻尼器的試驗(yàn)平臺(tái)振動(dòng)響應(yīng)對(duì)該模型進(jìn)行修正，修正流程如圖6所示。

圖6 1/4 懸架動(dòng)力學(xué)仿真模型修正流程

2.1 遺傳算法

遺傳算法以進(jìn)化論優(yōu)勝劣汰為基本原理的一種全局優(yōu)化算法。通過如圖7所示得遺傳算法對(duì)模型進(jìn)參數(shù)辨識(shí)與模型修正。

圖7 遺傳算法流程圖

2.2 1/4懸架振動(dòng)試驗(yàn)

首先根據(jù)仿真模型搭建如圖8所示1/4懸架垂向振動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)，然后通過振動(dòng)臺(tái)給1/4懸架模型加載位移或加速度激勵(lì)。通過oros信號(hào)采集儀與加速度傳感器采集到的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)。

圖8 試驗(yàn)現(xiàn)場圖

2.3 被動(dòng)懸架參數(shù)辨識(shí)

安裝阻尼器前，理論上來說在1/4懸架縮比模型中只存在剛度而不存在阻尼，但考慮到實(shí)際中試驗(yàn)平臺(tái)存在的結(jié)構(gòu)阻尼，所以可根據(jù)圖5所示的1/4懸架動(dòng)力學(xué)仿真模型對(duì)懸架的仿真參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，使仿真得到的系統(tǒng)響應(yīng)與試驗(yàn)采集得到的數(shù)據(jù)一致。

根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程在MATLAB/Simulink中搭建1/4懸架振動(dòng)仿真模型，其中將參數(shù)k1、k2、c設(shè)置為變量。將初始種群中的變量參數(shù)代入Simulink進(jìn)行仿真并通過導(dǎo)入的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)并判斷是否滿足停止條件，若滿足則輸出該變量，若不滿足通過選擇、交叉與變異形成新的種群然后反復(fù)迭代知道滿足條件。

在MATLAB/Simulink中建立二自由度系統(tǒng)仿真模型，通過遺傳算法修正k1、k2、c，使仿真得到的響應(yīng)與試驗(yàn)響應(yīng)誤差最小。給1/4懸架仿真模型施加一個(gè)正弦位移激勵(lì)，通過迭代懸架參數(shù)并將仿真響應(yīng)與相同激勵(lì)的正弦振動(dòng)試驗(yàn)采集得到的響應(yīng)數(shù)據(jù)做差得到目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行辨識(shí)得到懸架參數(shù)。不同頻率幅值的正弦試驗(yàn)下的辨識(shí)結(jié)果見表2。

表2 正弦激勵(lì)辨識(shí)結(jié)果

給1/4懸架仿真模型施加一個(gè)道路譜激勵(lì)，通過迭代懸架參數(shù)并將仿真響應(yīng)與相同激勵(lì)的道路譜振動(dòng)試驗(yàn)采集得到的響應(yīng)數(shù)據(jù)做差得到目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行辨識(shí)得到懸架參數(shù)。不同車速與不平度等級(jí)的道路譜激勵(lì)下的辨識(shí)結(jié)果如表3所示。

表3 道路譜激勵(lì)辨識(shí)結(jié)果

根據(jù)表2與表3的辨識(shí)結(jié)果選取合適的懸架參數(shù)：k1= 103.3 kN/m，k2= 19.1 kN/m，c= 189.9 N·s/m。

將選取的懸架參數(shù)代入到在頻率為3 Hz振幅為3.5 mm的正弦激勵(lì)下的動(dòng)力學(xué)仿真中，試驗(yàn)與仿真的加速度響應(yīng)對(duì)比如圖9所示。

圖9 正弦激勵(lì)下的修正模型與試驗(yàn)對(duì)比

將選取的懸架參數(shù)代入到車速為60 km/h的C級(jí)路面不平度道路譜激勵(lì)下的動(dòng)力學(xué)仿真中，試驗(yàn)與仿真的加速度響應(yīng)對(duì)比如圖10所示。

圖10 道路譜激勵(lì)下的修正模型與試驗(yàn)對(duì)比

通過圖9和圖10可知，將辨識(shí)得到的懸架參數(shù)代入到仿真模型中，無論在在正弦激勵(lì)還是在道路譜激勵(lì)下仿真得到的系統(tǒng)響應(yīng)數(shù)據(jù)與試驗(yàn)采集得到響應(yīng)數(shù)據(jù)基本吻合，因此通過該辨識(shí)結(jié)果得到的仿真模型仿真得到的響應(yīng)數(shù)據(jù)能夠模擬真實(shí)的1/4懸架的響應(yīng)信號(hào)。

對(duì)圖10中實(shí)驗(yàn)與仿真的懸架振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，得到其幅頻曲線對(duì)比圖，如圖11所示。

圖11 試驗(yàn)與仿真響應(yīng)的幅頻曲線

根據(jù)圖11可以發(fā)現(xiàn)辨識(shí)得到的懸架模型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膬呻A固有頻率一致，且在相同激勵(lì)下，其幅頻曲線較為吻合，因此能證明該辨識(shí)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.4 磁流變半主動(dòng)懸架系統(tǒng)模型修正

根據(jù)磁流變液串聯(lián)本構(gòu)模型建立的阻尼器出力模型可以表示為

式中：Fc=Fμ+Fτ，F(xiàn)μ為黏滯阻尼力，F(xiàn)τ為庫倫阻尼力。

將阻尼器模型加入到被動(dòng)懸架仿真模型中建立1/4磁流變半主動(dòng)懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型，該模型如圖12所示。

圖12 有阻尼器 1/4 懸架修正模型

其動(dòng)力學(xué)方程為：

但是由于仿真模型與實(shí)際阻尼器出力存在一定的誤差，為建立準(zhǔn)確的磁流變半主動(dòng)懸架系統(tǒng)仿真模型需要對(duì)公式（13）中的阻尼器出力進(jìn)行修正。為此在磁流變阻尼器出力模型中添加一組修正因子{α1,α2,α3,α4}，此時(shí)的阻尼器出力模型為

通過遺傳算法對(duì)修正因子{α1,α2,α3,α4}在全局尋優(yōu)，得到仿真響應(yīng)與實(shí)驗(yàn)響應(yīng)誤差最小時(shí)的修正因子。給安裝磁流變阻尼器的1/4懸架仿真模型施加一個(gè)正弦位移激勵(lì)，通過迭代修正因子并將仿真響應(yīng)與相同激勵(lì)下的正弦振動(dòng)實(shí)驗(yàn)采集得到的響應(yīng)數(shù)據(jù)做差得到目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行修正得到修正后的修正因子。不同頻率幅值的正弦試驗(yàn)修正結(jié)果見表4。

表4 正弦激勵(lì)修正結(jié)果

給安裝磁流變阻尼器的1/4懸架仿真模型施加一個(gè)道路譜激勵(lì)，通過迭代修正因子并將仿真響應(yīng)與相同激勵(lì)下的道路譜振動(dòng)實(shí)驗(yàn)采集得到的響應(yīng)數(shù)據(jù)做差得到目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行修正得到修正后的修正因子。不同車速與不平度等級(jí)的道路譜激勵(lì)下的修正結(jié)果見表5。

表5 道路譜激勵(lì)修正結(jié)果

根據(jù)表4與表5的修正結(jié)果選取合適的懸架參數(shù)，α1= 1.43，α2= 0.98，α3= 1.44，α4= 0.82。

將選取的阻尼器修正因子代入頻率為3 Hz振幅為3.5 mm的正弦激勵(lì)下的動(dòng)力學(xué)仿真中，試驗(yàn)與仿真的加速度響應(yīng)對(duì)比如圖13所示。

圖13 正弦激勵(lì)下的修正模型與試驗(yàn)對(duì)比

將選取的阻尼器修正因子代入C級(jí)路面不平度車速為60 km/h的道路譜激勵(lì)下的動(dòng)力學(xué)仿真中，實(shí)驗(yàn)與仿真的加速度響應(yīng)對(duì)比如圖14所示。

圖14 道路譜激勵(lì)下的修正模型與試驗(yàn)對(duì)比

通過圖13和圖14可知，在正弦激勵(lì)以及道路譜激勵(lì)下修正后的仿真模型仿真得到的系統(tǒng)響應(yīng)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)采集得到響應(yīng)數(shù)據(jù)吻合，因此該修正后的仿真模型仿真得到的響應(yīng)數(shù)據(jù)能夠模擬真實(shí)帶磁流變阻尼器的1/4懸架的響應(yīng)信號(hào)。

對(duì)圖14中試驗(yàn)與仿真的懸架振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，得到其幅頻曲線對(duì)比圖，如圖15所示。

圖15 試驗(yàn)與仿真響應(yīng)的幅頻曲線

根據(jù)圖15可以發(fā)現(xiàn)修正得到的懸架模型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膬呻A固有頻率一致，且在相同激勵(lì)下，其幅頻曲線較為吻合，因此能證明該修正模型的準(zhǔn)確性。

3 阻尼器結(jié)構(gòu)對(duì)振動(dòng)響應(yīng)影響

結(jié)合上述得到的辨識(shí)結(jié)果，建立以結(jié)構(gòu)參數(shù)為變量的磁流變阻尼器出力模型，并將其代入到1/4懸架動(dòng)力學(xué)仿真模型中。仿真得到不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的懸架動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，并分析得到懸架響應(yīng)與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的規(guī)律。

3.1 懸架性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

懸架性能的優(yōu)劣決定著汽車運(yùn)行的平順性以及操縱的穩(wěn)定性，因此可以通過汽車行駛時(shí)的平順性與車輛操縱的穩(wěn)定性來對(duì)懸架的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在ISO2631-1:1997(en)[16]標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)車身加速度評(píng)價(jià)汽車平順性作出明確的規(guī)定：當(dāng)車身垂向加速度的峰值系數(shù)小于9（峰值系數(shù)定義為：加權(quán)加速度的時(shí)間歷程的峰值和加速度均方根值的比值）時(shí)，可以通過加權(quán)之后的加速度均方根值來評(píng)價(jià)汽車的平順性。該方法適用于各種行駛在正常道路上的車輛。

加權(quán)加速度均方根值 （m/s2） 為

aw(t)為計(jì)權(quán)加速度，其中車體加速度加權(quán)函數(shù)wa(f)可以參照 ISO 2361-1:1997(en)，其取值為：

輪胎動(dòng)載荷[17]是車輛在行駛過程中輪胎在垂直方向產(chǎn)生的作用力與垂直方向靜載荷（車輛靜止時(shí)輪胎在垂直方向產(chǎn)生的作用力）的差值。當(dāng)輪胎靜載荷小于輪胎動(dòng)載荷時(shí)，此時(shí)車輪的靜變形小于動(dòng)變形那么此時(shí)車輪將離開地面從而喪失附著能力，此時(shí)汽車的安全性與操縱的穩(wěn)定性變差。另外，當(dāng)車輪動(dòng)載荷過大時(shí)，此時(shí)輪胎與地面的接觸面變大會(huì)增加車輛行駛時(shí)的阻力，因此會(huì)對(duì)車輛行駛性能造成影響并加劇輪胎的磨損。所以輪胎的動(dòng)載荷可以作為評(píng)價(jià)懸架性能的一個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)振動(dòng)響應(yīng)影響分析

1）正弦激勵(lì)下阻尼器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響

通過仿真比較頻率為2 Hz振幅，為4 mm的正弦位移激勵(lì)下阻尼器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對(duì)1/4懸架系統(tǒng)響應(yīng)的影響。

通過圖16和圖17發(fā)現(xiàn)，在頻率為2 Hz，振幅為4 mm的正弦位移激勵(lì)下懸架系統(tǒng)加權(quán)加速度均方根值與動(dòng)載荷均方根值都隨阻尼間隙的增大而增大，且都隨著活塞有效長度、活塞直徑與活塞桿直徑的增大而減小。其中隨著阻尼間隙從初始值的0.5倍增大到1.5倍時(shí)加權(quán)加速度均方根值最大值與最小值的差值為 0.142 9 m/s2，動(dòng)載荷均方根值的最大與最小值之差為25.777 2 N?；钊睆綇某跏贾档?.5倍增大到1.5倍時(shí)加權(quán)加速度均方根值最大值與最小值的差值為 0.523 8 m/s2，動(dòng)載荷均方根值的最大與最小值之差為88.038 3 N。而另外兩個(gè)參數(shù)的加權(quán)加速度均方根值變化幅度約為0.02 m/s2，動(dòng)載荷均方根值最大與最小值之間的差值皆小于5 N。因此根據(jù)各參數(shù)下加權(quán)加速度均方根值與動(dòng)載荷均方根值的變化幅度可以發(fā)現(xiàn)正弦位移激勵(lì)下阻尼間隙與活塞直徑這兩個(gè)參數(shù)對(duì)懸架加速度與動(dòng)載荷響應(yīng)的影響較大。

圖16 正弦激勵(lì)下結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)加權(quán)加速度均方根值的影響

圖17 正弦激勵(lì)下結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)動(dòng)載荷均方根值的影響

2）道路譜激勵(lì)下阻尼器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響

通過仿真比較C級(jí)路面下車速為60 km/h的道路譜激勵(lì)信號(hào)下阻尼器結(jié)構(gòu)參數(shù)減小50%到增大50%，對(duì)1/4懸架系統(tǒng)響應(yīng)的影響。

通過圖18和圖19發(fā)現(xiàn)，以60 km/h的車速在C級(jí)不平度等級(jí)的道路上行駛時(shí)系統(tǒng)加權(quán)加速度均方根值隨著阻尼間隙與活塞桿直徑的變大而減小，隨著活塞直徑與活塞有效長度的增大而增大。動(dòng)載荷均方根值隨阻尼間隙與活塞直徑的增大都有一個(gè)先減小后增大的趨勢，并且隨著活塞有效長度的增大而減小，隨著活塞桿直徑的增大而增大。其中隨著阻尼間隙從初始值的0.5倍增大到1.5倍時(shí)加權(quán)加速度均方根值最大值與最小值的差值為0.911 5 m/s2，動(dòng)載荷均方根值的最大與最小值之差為36.273 5 N?；钊睆綇某跏贾档?.5倍增大到1.5倍時(shí)加權(quán)加速度均方根值最大值與最小值的差值為0.542 4 m/s2，動(dòng)載荷均方根值的最大與最小值之差為102.1481 N。而另外兩個(gè)參數(shù)的加權(quán)加速度均方根值變化幅度約為0.1 m/s2，動(dòng)載荷均方根值最大與最小值之間的差值皆小于14 N。因此根據(jù)各參數(shù)下加權(quán)加速度均方根值與動(dòng)載荷均方根值的變化幅度可以發(fā)現(xiàn)道路譜激勵(lì)下阻尼間隙與活塞直徑這兩個(gè)參數(shù)對(duì)懸架加速度與動(dòng)載荷響應(yīng)的影響較大。

圖18 道路譜激勵(lì)下結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)加權(quán)加速度均方根值的影響

圖19 道路譜激勵(lì)下結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)動(dòng)載荷均方根值的影響

3.3 影響因子分析

為定量分析阻尼器活塞有效長度l、阻尼間隙h、活塞直徑D和活塞桿直徑d對(duì)懸架振動(dòng)響應(yīng)的影響，引入一種百分比斜率均方根值的評(píng)價(jià)方法[5]，其計(jì)算公式[5]為 ：

根據(jù)式（19）與式（20）可知，各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)1/4懸架的車身加速度響應(yīng)的影響因子如圖20所示。同理，此時(shí)各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)1/4懸架的車輪動(dòng)載荷的影響因子如圖21所示。

通過圖20與圖21可以發(fā)現(xiàn)在正弦激勵(lì)下活塞直徑對(duì)懸架的加速度與動(dòng)載荷影響因子最大，車身加速度影響因子達(dá)到1.2875，動(dòng)載荷影響因子達(dá)到1.0727。而阻尼間隙的車身加速度影響因子為0.5037，動(dòng)載荷影響因子為0.4504，而其余兩個(gè)參數(shù)的加速度與動(dòng)載荷影響因子都小于0.1。在道路譜激勵(lì)下活塞直徑對(duì)懸架的動(dòng)載荷影響因子最大而阻尼間隙對(duì)車身加速度影響因子最大。活塞直徑的車身加速度影響因子為 0.4379，動(dòng)載荷影響因子達(dá)到0.8104。而阻尼間隙的車身加速度影響因子達(dá)到0.6355，動(dòng)載荷影響因子為0.2621，而其余兩個(gè)參數(shù)的加速度與動(dòng)載荷影響因子都小于0.1。

圖20 車身加速度影響因子

圖21 車輪動(dòng)載荷影響因子

因此可以說明阻尼器的各結(jié)構(gòu)參數(shù)中活塞直徑與阻尼間隙這兩個(gè)參數(shù)對(duì)車身加速度響應(yīng)與車輪動(dòng)載荷的影響要比其它參數(shù)的大的多。

4 結(jié)論

1）根據(jù)采集得到的安裝磁流變阻尼器前的懸架模型振動(dòng)實(shí)驗(yàn)響應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)被動(dòng)懸架系統(tǒng)仿真模型中的懸架參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，根據(jù)時(shí)域與幅頻分析發(fā)現(xiàn)根據(jù)辨識(shí)得到的懸架參數(shù)建立的仿真模型，其仿真與實(shí)驗(yàn)信號(hào)較為吻合。

2）根據(jù)采集得到的安裝磁流變阻尼器后的懸架模型振動(dòng)實(shí)驗(yàn)響應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)磁流變懸架系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行模型修正，根據(jù)時(shí)域與幅頻分析發(fā)現(xiàn)根據(jù)修正后的仿真模型，其仿真與實(shí)驗(yàn)信號(hào)較為吻合。

3）根據(jù)修正后的磁流變懸架動(dòng)力學(xué)模型分析了阻尼器各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)懸架減振性能的影響，得到阻尼器的阻尼間隙與活塞直徑對(duì)懸架減振性能影響較大。