磁流变半主动悬架研究及实车试验分析

针对车辆半主动悬架系统的整车协调控制,通过悬架动力学模型分析了耦合量的影响,提出了一种主从控制方法。基于自行研制的并联常通孔式磁流变减振器和控制系统开展了实车道路试验。在越野路行驶时,驾驶员坐垫处的加权加速度降低了13.8%~42.6%,车身俯仰角速度降低了21.1%~53.7%;蛇行试验中车身侧倾角速度、角度分别平均降低了65%和38.5%;变道试验中车身侧倾角速度、角度分别平均下降65%和51%。综上所述,研制的磁流变悬架系统显著地提升了车辆的乘坐舒适性、操纵稳定性和行驶安全性。     

汽车轮胎结构非线性有限元分析

本文综述了轮胎力学的发展历史与现状，阐明了轮胎结构分析的几各主要方法、研究内容及其优缺点，并重点介绍了在子午三维非线性有限元结构分析方面的工作，包括轮胎的充气，竖直加载、稳态滚动、滚动阻力及温度场分析，给出了相应的算例。由于采用一些新的方法和技术，考虑了更真实的轮胎材料模型，结构和载荷，使得分析更为有效、精确，分析结果可作为轮胎的设计，试验与改进的依据。     

双腔室空气弹簧模型及动态特性研究

双腔室空气弹簧以其优良的隔振性能及刚度可变特性已经在部分高端车型和赛车上得到应用,但是对其动刚度预报的精确模型及动态特性的深入研究还不够完善。基于能量原理从热力学角度出发,结合空气动力学及结构动力学给出一套双腔室空气弹簧的精确模型并给出各刚度、阻尼项明确的物理意义。设计示功试验,选取不同振幅和频率的正弦激励对双/单腔空气弹簧进行试验验证。试验结果表明所提动刚度模型能够很好地反映出双腔室空气弹簧的滞回特性及刚度可变特性,也能够明确反映出动刚度的频率相关性。最后基于模型给出各参数项对动刚度幅值和滞回相位角的影响规律,基于试验验证仿真结果并给出规律的物理解释。研究结果表明：单腔室空气弹簧的动刚度频率特性相位角仅因热交换而存在一个峰值;双腔室空气弹簧的动刚度相位角存在2个峰值,主要是由热交换(第1峰)与小孔产生的阻尼效应(第2峰)导致;当激励频率趋向于无穷时,由于热交换不充分及腔室之间气体来不及进行交换,故单/双腔室空气弹簧的动刚度相位角逐渐趋向于零;研究得出的模型预报方法及动态特性可以对单/双腔室空气弹簧的动刚度进行准确估计,并给出了其动刚度的频率相关性及其影响因素与变化规律。研究结论能够对空气弹簧的整车动力学匹配及设计提供正面的指导。     

基于Payne效应的膜式空气弹簧非线性动刚度模型

本文中提出了一种考虑气囊橡胶Payne效应和热力学等效刚度阻尼滞回特性的膜式空气弹簧非线性动刚度模型,以解决空气弹簧动刚度非线性建模难题,并为气囊结构设计与材料选择提供理论依据。首先,通过示功试验对动刚度实部和虚部进行参数识别,表明在小振幅下,气囊橡胶Payne效应会引起动刚度的增大,并验证了不同振幅和频率激励下模型的正确性。接着,从振幅和频率两个维度给出了各解耦变量贡献度变化趋势的物理解释。结果显示,气囊橡胶的Payne效应使动刚度实部随振幅增大而减小,虚部随振幅增大呈现先增大后逐渐减小的趋势;气体刚度和由热交换产生的等效阻尼会使动刚度实部随频率升高逐渐增大,虚部随频率升高先增大后减小。最后给出了一个反映橡胶气囊动刚度贡献率的膜式空气弹簧新的评价指标,可直接表征空气弹簧低幅动态性能和结构设计与材料选择的优劣。试验表明,该值主要随振幅增加明显下降,橡胶气囊在低振幅时产生的刚度不可忽视。     

花纹结构对载重轮胎噪声辐射的影响规律研究

花纹结构是影响载货车轮胎噪声辐射的重要因素之一。本文中选取3款典型花纹结构(横沟/纵沟/光面)载货车轮胎进行近场噪声试验,并对试验数据进行离散度和相关性分析,以探究轮胎接地前/后端的噪声差异。结果表明:纵沟/光面胎的噪声声压级与速度之间有比横沟胎较好的线性相关性,但花纹节距的合理设计与排列能显著改善中高速工况下横沟胎噪声声压级与速度之间的线性相关性;指向性噪声差值与横沟宽度呈负相关而与基面宽度呈正相关,纵沟条数对指向性噪声差值影响较小;横沟/纵沟/光面胎的指向性噪声差值分别为9.5、11和14 dB(A),3款花纹结构轮胎噪声指向性由强到弱的顺序为光面胎、纵沟胎、横沟胎;横/纵沟是造成接地后端噪声大于接地前端噪声的主要原因,横/纵沟胎接地前/后端噪声差值分别为-0.35、1.73 dB(A);光面结构是造成重型轮胎接地后端噪声小于接地前端噪声的主要原因,光面胎接地前/后端噪声差值为2.76 dB(A)。     

磁流变减振器极限高低温特性及变温正逆模型

磁流变减振器阻尼力和电流的精确控制是实现半主动悬架的算法、达到整车系统控制目标的必要条件,但由于磁流变液的温度敏感性使得磁流变减振器阻尼力强烈依赖温度变化,带来模型失配和控制效果弱化的问题。基于此进行磁流变减振器在不同电流和速度下的高低温(-40℃~80℃)示功试验研究,揭示磁流变减振器在低温下丧失阻尼特性而表现出刚度特性,在高温下黏滞阻尼退化的特性规律。为了描述磁流变减振器随温度变化的复杂非线性特性,提出一种新的磁流变减振器变温参数化双曲滞回模型,该模型引入温度作为自变量,对磁流变减振器黏滞阻尼、刚度及滞回特性进行准确描述。为了面向实际减振器控制,在此双曲滞回模型的基础上,进一步线性化求逆得到磁流变减振器温度修正的逆模型。该逆模型输入预期阻尼力和减振器压缩速度作为自变量,可以直接给出满足减振器力值约束的控制电流。研究结果表明：相较于未进行温度补偿的逆模型,该逆模型能够平均提升12.79%的电流控制精度以及12.53%的控制力跟踪精度;进行温度修正的模型能够在仿真中还原更真实的磁流变减振器力学特性,逆模型能够给出更精确的控制电流,为充分发挥磁流变减振器的能力、实现车辆的半主动悬架精确控制提供了理论和方法指导。     

关于轮胎的圈模型

综述轮胎圈模型的历史与现状，指出各种圈模型之间差异的物理实质。在此基础上，考虑完全的非线性应变项、正确的初始应力和气压做功公式，利用Hamilton9变分原理得到了轮胎圈模型的一般动力学方程。文献中的方程可由本文的一般控制方程退化得到。利用轮胎的试验模态参数和轮胎圈模型的特征方程确定圈模型的物理参数。对195／70R14型轮胎给出了具体的数算例和试验结果，分析表明所提模型和方法是合理的。     

汽车产业循环经济研究进展

汽车产业循环经济是关于汽车社会可持续发展研究的中心问题之一,其本质特征是汽车产业生态经济。到目前为止,汽车产业循环经济的研究进展主要体现在:汽车产业循环经济的特征、汽车产品生命周期分析框架、环境友好设计与环境友好制造、环境政策与管理。此外,文中还指出了汽车产业循环经济研究工作未来需要解决的问题。