【正文】 其仿真結(jié)果表明 懸架的動(dòng)行程被很好地控制在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)（177。 對(duì)這 3 個(gè)性能指標(biāo)平方并加權(quán)后取極限就能得到目標(biāo)性能指數(shù) J。 Q(5,5)=q1。 2*pi*sqrt(G0*U0)]。 1/mw。 A(1,4)=A(1,3)。 f0=。此仿真中給出車(chē)輛以 20m/s 的速度行駛在某 典型差路面下的仿真情況，仿真時(shí)間 T 為 50s。 此仿真以 貨 車(chē)的前懸架為例，計(jì)算中輸入的各參數(shù)及數(shù)值詳見(jiàn)（表）。 系統(tǒng)模型 的建立 首先建立一個(gè)具有主動(dòng)懸架系統(tǒng)的車(chē)輛動(dòng)力模型。 同 MATLAB 一樣， Simulink 也不是封閉的，它允許用戶可以很方便地制定自己的模塊和模塊庫(kù)。 （ 6）實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái) MATLAB 可以利用 MATLAB 遍譯器和 C/C++數(shù)學(xué)庫(kù)和圖形庫(kù)，將自己的MATLAB 程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立于 MATLAB 運(yùn)行的 C 和 C++代碼。 （ 3）強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算及數(shù)據(jù)處理能力 MATLAB 擁有 600 多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便地實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種計(jì)算功能。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車(chē)懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 33 3 懸架系統(tǒng)的仿真分析 MATLAB 軟件介紹 MATLAB 是集數(shù)值計(jì)算、符號(hào)運(yùn)算及圖形處理等強(qiáng)大功能于一體的科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言。此時(shí)的活塞速度稱(chēng)為卸荷速度 vx。一般減振器的Ψ Y與Ψ S之間有下列關(guān)系，即Ψ Y=(～ )Ψ S，當(dāng)Ψ Y=0 時(shí)，即減振器壓縮時(shí)無(wú)阻尼，只在伸張行程有阻尼作用，具有這種特性的減振器稱(chēng)為單向作用減振器。阻力 位移特性是表示減振器在壓縮和伸張過(guò)程中的阻力變化特性，阻力 速度特性是表示減振器中阻力和速度之間的關(guān)系，減振器中阻力 F 和速度 v 之間的關(guān)系可以用下式表示： F=δ vi 式中，δ 為 減振器阻尼系數(shù)； i 為 常數(shù)，常用減振器的 i 值在卸荷閥打開(kāi)前等于 1 這樣 F 與 v成線性 變化，稱(chēng)為線性阻尼特性。 故卷耳合成應(yīng)力為： σ max=3Fmax(D+h1)/bh12+Fxmax/bh1 =3 7600(37+9)/(76 92)+7600/(76 9)N/mm2 =＜ [σ ] 所以卷耳強(qiáng)度合格。=～ ， 貨車(chē) ：m239。 鋼板彈簧總成弧高為： 02 8RLH ??????????????????????? ???? （ ） 將鋼板彈簧主片片長(zhǎng)和總成弧高代入式（ ）可得： H=。 為此 ， 選取各片預(yù)應(yīng)力時(shí) ， 可分為下列兩種情況 ： 對(duì)于片厚相同的鋼板彈簧 ， 各片預(yù)應(yīng)力值不宜選取過(guò)大 ； 對(duì)于片厚不相同的鋼板彈簧 ， 厚片預(yù)應(yīng)力可取大些 。 Δ f=。 式中 ， α 為經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù) ，α =～ ； E 為材料彈性模量 ； l1,lk+1,為主片和第 (k+1)片的一半長(zhǎng)度 。鋼板彈簧各片 長(zhǎng)度就是基于實(shí)際鋼板各片展開(kāi)圖接近梯形梁的形狀這一原則作圖的。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車(chē)懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 17 a)矩形截面 b)T 形截面 c)單面有拋物線邊緣斷面 d）單面有雙槽的斷面 圖 葉片斷面形狀 （ 4）鋼板彈簧片數(shù) n 片數(shù) n 少些有利于制造和裝配，并可以降低片間的干摩擦。此時(shí)，要求一副鋼板彈簧的厚度不宜超過(guò)三組。 本文取 b/hP=8，可得 b=。 將上述各值代入式（ ）得 J0= 鋼板彈簧總截面系數(shù) W0用下式計(jì)算： 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車(chē)懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 15 ? ?? ? ? ?Ww ksLFW ?40 ?? ?? ????????????????? ? ? （ ） 式中 [δ W]為許用彎曲應(yīng)力。原則上在總布置可能的條件下，應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長(zhǎng)些。fa用來(lái)保證汽車(chē)兩端具有給定的高度。鋼板彈簧中部在車(chē)軸（橋）上的固定中心至鋼板彈簧兩端卷耳中心之間的距離若相等，則為對(duì)稱(chēng)式鋼板彈簧；若不相等，則稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)式鋼板彈簧。包括縱置板簧式非獨(dú)立懸架、螺旋彈簧非獨(dú)立懸架、空氣彈簧非獨(dú)立懸架和油氣彈簧非獨(dú)立懸架等。 導(dǎo)向裝置 獨(dú)立懸掛上的彈性元件，大多只能傳遞垂直載荷而不能傳遞縱向力和橫向力，必須另設(shè)導(dǎo)向裝置。多數(shù)為壓縮和伸張行 程都能起作用的雙作用減振器。如果能量的耗散僅僅是在壓縮行程或者是在伸張行程進(jìn)行，則把這種減振器稱(chēng)為單向作用式減振器；反之稱(chēng)為雙向作用式減振器。它不但具有良好的緩沖能力，還具有減振作用，同時(shí)還可調(diào)節(jié)車(chē)架的高度，適用于重型車(chē)輛和大客車(chē)使用。采用減振器是為了吸收振動(dòng)，使汽車(chē)車(chē)身振動(dòng)迅速衰弱（振幅迅速減小），使車(chē)身達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，減振器采用液力減振器，是為了加速衰減車(chē)身的振動(dòng)，它是懸架機(jī)構(gòu)中最精密和復(fù)雜的機(jī)械件。因此，只需使力發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)正比于絕對(duì)速度負(fù)值的主動(dòng)力，即可實(shí)現(xiàn)該控制目標(biāo)。半上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車(chē)懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 7 主動(dòng)懸架要求其阻尼按照行駛狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)要求做無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，并用幾毫秒內(nèi)由最小變到最大，由于阻尼變化響應(yīng)快，很像一 個(gè)主動(dòng)系統(tǒng)，因此稱(chēng)為半主動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)選擇大的相對(duì)阻尼系數(shù)時(shí)，低頻區(qū)垂直 加速度共振部分的分子被削減，但高頻區(qū)的振動(dòng)較大，車(chē)輪相對(duì)動(dòng)載荷減?。环粗?，則低頻區(qū)垂直加速度共振部分出現(xiàn)高峰值，但高頻區(qū)的共振減小，車(chē)輪相對(duì)載荷增大。所以，汽車(chē)懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。目前，世界各大汽車(chē)廠商在竟相發(fā)展 VR 技術(shù)，并計(jì)劃將此技術(shù)應(yīng)用到汽車(chē)制造的全過(guò)程，該技術(shù)仍處在初級(jí)階段，國(guó)內(nèi)的研究部門(mén)和部分生產(chǎn)企業(yè)也開(kāi)始注重 VR 技術(shù) 大發(fā)展和應(yīng)用?；A(chǔ)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步使我國(guó)生產(chǎn)的主要轎車(chē)產(chǎn)品技術(shù)、性能與國(guó)際市場(chǎng)產(chǎn)品幾乎沒(méi)有任何區(qū)別。汽車(chē)的生產(chǎn)、制造和銷(xiāo)售以及消費(fèi)。 關(guān)鍵詞 ：懸架，動(dòng)力學(xué)仿真， 鋼板彈簧，減振器 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車(chē)懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 2 SIMULATION AND OPTIMIZATION OF SJ AUTOMOBILE SUSPENSION ABSTRACT Several rounds of trials are needed before a new product can be determined, due to its design plexity. Thus large amount of money and time had to be invested in new products. But using CAD, establishing the auto model using special software to simulate the driving situation and aid auto design, which have quite economic purpose. MATLAB which bines numerical calculation and visible interface is one of the puter programming language. It contains a large number of function and tools so that with application of the software Simulink in the study of dynamic system, it is easer and more efficient to connect drafting with squareframe block. This paper used MATLAB software to simulate and optimize the automobile suspension. According to the request of automobile design, the leaf spring and the shock absorber of automobile suspension has been calculated. Then using MATLAB/Simulink to establish the driving suspension system of the vehicles dynamic model and to simulate and to optimize and to analysis on the driving suspension system performance. Keywords: suspension, dynamics simulate, Spring plate, Shock Absorber 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車(chē)懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 3 SJ 汽車(chē)懸架系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化 沈元忱 061103267 0 引言 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，汽車(chē)已一躍成為當(dāng)前極為重要的交通運(yùn)輸工具。 MATLAB 軟件是一門(mén)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，它把數(shù)值計(jì)算和可視化環(huán)境集成到一起，提供了大量的函數(shù)和工具箱，并可應(yīng)用 Simulink 來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，為用戶提供方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，因此更直觀、方便、靈活。由于汽車(chē)產(chǎn)品旺銷(xiāo)的拉動(dòng)，交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)成為 23 個(gè)主要工業(yè)行業(yè)中僅次于石油開(kāi)采和電力行業(yè)的第三大產(chǎn)業(yè)，而銷(xiāo)售收人也僅次于電力行業(yè)名列第二，已成為拉動(dòng)工業(yè)增長(zhǎng)的主要力量。各種現(xiàn)代、多功能、豪華舒適的汽車(chē)也越來(lái)越多。國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)除了自身開(kāi)發(fā)研究的計(jì)算機(jī)軟件外，同時(shí)還與國(guó)外著名的軟硬件供應(yīng)商進(jìn)行廣泛的合作，引進(jìn)計(jì)算機(jī)人才和應(yīng)用軟件，以提高整車(chē)設(shè)計(jì)和國(guó)產(chǎn)化中的獨(dú)立 開(kāi)發(fā)能力。再次，要能保證汽車(chē)有良好的操縱穩(wěn)定性，一方面懸架要保證車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，車(chē)輪定位參數(shù)不發(fā)生很大的變化，另一方面要減小車(chē)輪的動(dòng)載荷和車(chē)輪跳動(dòng)量。被動(dòng)懸架一般是由彈簧和減振器組成，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，不消耗能量等優(yōu)點(diǎn)，但它的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的。因此人們總是從改變減振器阻尼入 手，將阻尼分為兩級(jí)和三級(jí)，可由司機(jī)選擇或根據(jù)傳感器信號(hào)自動(dòng)選擇所需阻尼級(jí)，后來(lái)通過(guò)研究與發(fā)展又將阻尼級(jí)分為更多級(jí)，這樣可以擴(kuò)大選擇的范圍，提高安全性 10%，提高平順性 7%左右。 主動(dòng)懸架 主動(dòng) 控制懸架的最初裝置是由通用公司基于氣液懸架發(fā)展的一種機(jī)械系統(tǒng)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在輕型汽車(chē)中，也是連接車(chē)架（或車(chē)身）與車(chē)橋（或車(chē)輪）的結(jié)構(gòu)，除了傳 遞作用力外，還能夠使車(chē)架（或車(chē)身）隨車(chē)輪按照一定的軌跡運(yùn)動(dòng)。 （ 2） 螺旋彈簧：只具備緩沖作用，多用于轎車(chē)獨(dú)立懸掛裝置。 減振器 減振器具有衰減振動(dòng)的作用，懸架中用的最多的是內(nèi)部充有液體的液力式減振器。雙筒充氣液力減振器具有工作性能穩(wěn)定、干摩擦阻力小、噪音低、總長(zhǎng)度短等優(yōu)點(diǎn)，在乘用車(chē)上得到越來(lái)越多的應(yīng)用。阻尼力會(huì)將車(chē)身的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，并被油液和殼體所吸收。 懸架的分類(lèi) 根據(jù)汽車(chē)兩側(cè)車(chē)輪是否相關(guān)聯(lián)，分為非獨(dú)立懸架與獨(dú)立懸架兩種。后者 因?yàn)橐獋鬟f縱向力，必須設(shè)置附加的導(dǎo)向傳力裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量加大，所以只在少數(shù)輕、微型車(chē)上應(yīng)用。 彈簧上載荷 FW 它總是總體設(shè)計(jì)給定的軸荷減去估算的非簧載部分荷重，然后再求得每副彈簧上的載荷 FW。增加鋼板彈簧 L 的長(zhǎng)度能顯著降低彈簧應(yīng)力，提高使用壽命；降低彈簧剛度，改善汽車(chē)平順性；在垂直剛度 c 給定的條件下，又能明顯增加鋼板彈簧的縱向角剛度。 對(duì)于對(duì)稱(chēng)鋼板彈簧 ? ?? ? EcksLJ 4830 ??? ?? ?????????????????? ? ? （ ） 式中， s 為 U 形螺栓中心距 (mm)； k 是為考慮 U 形螺栓夾緊彈簧后的無(wú)效長(zhǎng)度系數(shù)（如剛性?shī)A緊，取k=，撓性?shī)A緊，取 k=0）； c 為鋼板彈簧垂直剛度（ N/mm）。前懸架用寬的彈簧片，會(huì)影響轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角。增加片厚 h，可以減少片數(shù) n。因材料抗拉性能低于抗壓性能，所以在受拉應(yīng)力作用的一面首先產(chǎn)生疲勞斷裂。將由兩個(gè)三角形鋼板組成的鋼板彈簧分割成寬度相同的若干片，然后按照長(zhǎng)度大小不同依次排列、疊放到 一起，就形成接近實(shí)用價(jià)值的鋼板彈簧。 圖 雙梯形鋼板彈簧 圖 確定鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的作圖法 本文各片長(zhǎng)度用上述方法確定并經(jīng)圓整后結(jié)果如下： L1=1450mm L2=1405mm L3=1170mm 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車(chē)懸架 系統(tǒng) 的仿真與優(yōu)化 19 L4=990mm L5=820mm L6=640mm L7=460mm L8=280mm 鋼板彈簧剛度驗(yàn)算 在此之前 ,有關(guān)撓度增大系數(shù) δ ， 總慣性矩 J0， 片長(zhǎng)和葉片端部形狀等的確定都不夠準(zhǔn)確 ， 所以有必要驗(yàn)算剛度 。 因?yàn)楦鹘孛娴男螤钕嗤?，所以? J1=J2=J3=J4=J5=J6=J7=J8=J=1154mm4。 圖 鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑 矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由下式確定 ： 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ汽車(chē)