基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼比的計算方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及車輛被動懸架，特別是基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼比的 計算方法。
【背景技術】
[0002] 懸架是車輛的重要組成部分，其性能影響和決定車輛的乘坐舒適性和行駛安全 性。目前，汽車上應用最為普遍的懸架類型為被動懸架，其阻尼比對懸架系統(tǒng)的阻尼匹配 具有重要的指導意義，然而，由于受懸架系統(tǒng)最佳阻尼匹配理論的制約，目前國內外對被動 懸架的阻尼比設計仍然沒有可靠的方法。根據德國Manfred Mitschke教授所著的《汽車 動力學》，可知目前對乘坐舒適性和行駛安全性折中的加權因數難以確定，從而導致懸架的 最佳阻尼比的設計成為困擾懸架設計的關鍵問題。目前，對被動懸架阻尼比的設計，大都采 用"經驗+反復試驗"的設計方法，即根據車輛參數，利用被動懸架的阻尼比可行性設計區(qū) 間，并根據經驗折中選擇某一阻尼比，然后經過反復試驗和修改，根據主觀和客觀加以綜合 判斷，最后確定出懸架的最佳阻尼比的設計值。雖然這種方法是可行的，但由于其設計成本 高、周期長，不能滿足現代汽車行業(yè)快速發(fā)展的要求。為了更好地改善被動懸架的性能，需 要對乘坐舒適性和行駛安全性之間的矛盾進行最佳折中，因此，必須建立一種簡單可靠的 基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼比的計算方法，從而降低懸架設計及試驗費用， 縮短設計周期，增強我國車輛的國際市場競爭力。

【發(fā)明內容】

[0003] 針對上述現有技術中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種準確、 可靠的基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼比的計算方法，其計算流程圖如圖1所 示；1/4車輛行駛振動模型如圖2所示。
[0004] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所提供的基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼 比的計算方法，其具體計算步驟如下：
[0005] (1)確定車身振動加速度為、車輪動載Fd對路面輸入激勵速度#的頻響函數 訊和丑(·)? 9 :
[0006] 根據車輛單輪簧上質量m2，簧下質量Hi1，被動懸架的剛度Κ，輪胎剛度K t，質量比rk =Kt/K，剛度比Γηι= Hi2Ai1，固有圓頻率
待設計被動懸架的阻尼比ξ，其中，減 振器的阻尼系數
頻率比λ = ω/ω。，ω為圓頻率；利用1/4車輛行駛振動模 型，以路面不平度q為輸入激勵，以車輪的垂向位移Z1及車身的垂向位移ζ 2為輸出；確定車 身振動加速度焉、車輪動載FJt路面輸入激勵速度纟:的頻響函數〃和^'OVf$ ?分別 為：
[0009] (2)確定被動懸架阻尼比上界函數Js( ξ )及下界函數丄（ξ )的解析表達式：
[0010] ①根據步驟（1)中所確定的頻響函數〃OWli和〃，建立被動懸架阻尼比 上界函數J s (U及下界函數J。（ U，分別為：
[0013] ②根據①步驟中所建立的被動懸架阻尼比上界函數Js( ξ )及下界函數丄（ξ )，通 過積分運算，建立它們的解析表達式，分別為：
[0016] (3)建立被動懸架阻尼比優(yōu)化目標函數丄（ξ ):
[0017] 根據車輛單輪簧上質量Hl2，簧下質量Hl1，及在不同車速和不同路況情況下的舒適 性加權因子a e [0, 1]，利用步驟（2)中所建立的被動懸架阻尼比上界函數Js(I)及下界 函數J。（ ξ )，建立被動懸架阻尼比優(yōu)化目標函數
[0019] 式中，g為重力加速度，g = 9. 8m/s2;
[0020] (4)計算被動懸架的廣義耗散能D :
[0021] A步驟：確定使目標函數Jci(I)最小的阻尼比
[0022] 將步驟（2)中所建立的被動懸架阻尼比上界函數Js( ξ )及下界函數丄（ξ )的解 析表達式，代入步驟（3)中建立的被動懸架阻尼比優(yōu)化目標函數^(ξ)，求得使目標函數 JcXU最小的阻尼比，記作ξ %即
[0024] B步驟：確定被動懸架的廣義耗散能D :
[0025] 根據質量比rk= K t/K，剛度比!^= In2Ai1，利用A步驟中ξ ""的解析表達式，在加權 因子a e [0，1]區(qū)間內進行定積分運算，求得被動懸架的廣義耗散能D，即
[0028] (5)計算基于廣義耗散能D的被動懸架最佳阻尼比ξ
[0029] 根據在不同車速和不同路況情況下的舒適性最大加權因子α _= 1和最小加權 因子α_=0,以及步驟（4)中確定的被動懸架的廣義耗散能D，計算得到基于廣義耗散能 的被動懸架最佳阻尼比L P，即
[0031] 本發(fā)明比現有技術具有的優(yōu)點：
[0032] 對車輛被動懸架最佳阻尼比的設計，大都采用"經驗+反復試驗"的設計方法。雖 然這種方法是可行的，但由于其設計成本高、周期長，不能滿足現代汽車行業(yè)快速發(fā)展的要 求。
[0033] 本發(fā)明根據1/4車輛行駛振動模型，分別通過確定被動懸架阻尼比上界函數和下 界函數的解析表達式，建立被動懸架阻尼比的優(yōu)化目標函數；利用使得優(yōu)化目標函數最小 的阻尼比的解析表達式，通過積分運算得到被動懸架的廣義耗散能；基于廣義耗散能建立 了車輛被動懸架最佳阻尼比的計算方法。通過設計實例與廠家的試驗設計值進行對比驗證 可知，該方法可計算得到車輛被動懸架準確可靠的的最佳阻尼比，為車輛被動懸架的設計 提供了可靠的設計方法。利用該方法，可以使得車輛乘坐舒適性和安全性實現最佳折中，提 高車輛被動懸架的設計水平；同時，還可降低其設計及試驗費用，縮短設計周期，增強我國 車輛的國際市場競爭力。
【附圖說明】
[0034] 為了更好地理解本發(fā)明下面結合附圖做進一步的說明。
[0035] 圖1是基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼比的計算方法的計算流程圖；
[0036] 圖2是1/4車輛行駛振動模型圖。 具體實施方案
[0037] 下面通過一實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0038] 某越野車單輪簧上質量m2= 350kg，簧下質量m i= 35kg，被動懸架的剛度K = 19897ΝΙ?1，輪胎剛度心=179073Nm \質量比 rk= Kt/K = 9,剛度比 r"= Hi2Ai1= 10,固有 圓頻率
為了實現最佳減振效果，需要計算該被動懸架的最佳阻尼 比。
[0039] 本發(fā)明實例所提供的基于廣義耗散能的車輛被動懸架最佳阻尼比的計算方法，其 計算流程圖如圖1所示，1/