【正文】 研究和開發(fā)控制有效、實用簡單、造價合理的控制器，并經(jīng)過大量的實車測試才能推廣應(yīng)用。 隨著相關(guān)學(xué)科和高新技術(shù)的迅猛發(fā)展特別是高效處理器的普及，使得研究實用的半主動懸架振動控制系統(tǒng)成為現(xiàn)實。因此，今后的研究和開發(fā)方向是基于磁流液體功能材料，開發(fā)控制有效、能耗低、造價合理的汽車懸架振動控制系統(tǒng)，并針對車型開發(fā)其適 用系統(tǒng)，為此，必須解決一些基礎(chǔ)性的理論研究問題和實際應(yīng)用的技術(shù)問題。 開發(fā)實用的磁流變液可控減振器，研究各種結(jié)構(gòu)參數(shù)對性能的影響規(guī)律，優(yōu)化結(jié)構(gòu)并改善其制造工藝性。在現(xiàn)有的磁流變液體中選擇或改進并驗證最佳配方，為此，需要進行一系列減振器疲勞壽命實驗和實車運行實驗以第 3 章 可變阻尼部件設(shè)計 25 驗證在實際使用條件下磁流變液體的穩(wěn)定性、可靠性和實用性。重點研究車輪跳動和懸架行程位置傳感器，而汽車慣性傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角和車速傳感器選用目前已有的傳感器。車輪跳動和懸架行程位置傳感器采用與可調(diào)減振器融為一體的結(jié)構(gòu)方式，以實現(xiàn)高度集成和高可靠性。智能 控制器集成信號變換、 CPU、驅(qū)動電路為一體，并同時兼顧汽車其它電子控制系統(tǒng)的功能，為此，必須進行大量的理論和實驗研究，要實現(xiàn)最佳的控制目標，控制策略的制定和控制規(guī)律、控制軟件的實現(xiàn)是關(guān)鍵。為減少反復(fù)實驗次數(shù)，可以采用剛體動力學(xué)仿真軟件針對半主動懸架的實際使用汽車產(chǎn)品，建立完整的動力學(xué)模型，然后模擬汽車行駛的各種工況，選擇多種不同的控制策略和控制規(guī)律，觀察汽車行駛平順性和穩(wěn)定性，重點研究控制元器件的響應(yīng)特性、執(zhí)行系統(tǒng)的非線性、不確定性和隨機性等實際因素的影響，智能控制策略的穩(wěn)定性，從而制定最佳的控制策略和控制 規(guī)律，最終再結(jié)合實車試驗驗證。針對特定的汽車產(chǎn)品，選擇不同行駛工況進行各種實車實驗，以驗證半主動懸架的減振效果，驗證半主動懸架系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、可靠性和適應(yīng)性，并在此基礎(chǔ)上進行各個部分改善和改良，最終研制成功基于半主動懸架的新樣車。 本章小結(jié) 本章分析了減振器的開閥油路。基于設(shè)計所用車型的基本參數(shù)，通過對減振器內(nèi)的油液流量、壓強等的分析與計算，分別得到可變阻尼孔在最佳舒適性和最佳安全性情況下的面積，從而得到可變阻尼孔面積的變化范圍，進而得到可變阻尼減振器的關(guān)鍵部件雛形。同時，根據(jù)設(shè)計的可變阻 尼減振器結(jié)構(gòu)對所需驅(qū)動電機進行選擇。 結(jié)論 26 結(jié)論 本課題以目前 汽車上普遍使用的液壓筒式減振器 為基礎(chǔ)，設(shè)計了可變阻尼的液壓筒式減振器，主要針對減振器的具體工作情況和環(huán)境對基本尺寸參數(shù)進行選擇，對伸張閥、壓縮閥、流通閥和補償閥及可變阻尼閥進行設(shè)計，并對可變阻尼減振器進行了初次開閥前的流量分析、受力分析，在設(shè)計的基礎(chǔ)上，還模擬減振器的實際工作情況進行 SolidWorks運動仿真。 對于可變阻尼減振器，只要適當選擇、對實際運動工況進行正確的分析計算，確定最適合的阻尼孔面積，在該阻尼狀態(tài)下的減振器既能使汽車的乘坐舒適性 達到令人滿意的狀態(tài)，又能使汽車的操縱穩(wěn)定性達到最佳狀態(tài)。目前帶有可變阻尼減振器的可變阻尼懸架已經(jīng)應(yīng)用于部分中、高檔汽車中，具有很好的發(fā)展前景?？勺冏枘岬陌胫鲃討壹芎涂勺儎偠群妥枘岬娜鲃討壹苁俏磥砥嚢l(fā)展的方向。 本次設(shè)計主要取得以下成果： (1) 通過對可變阻尼減振器的分析研究，本次設(shè)計以液壓筒式減振器作為本次設(shè)計的參考依據(jù)。設(shè)計中對減振器進行了性能的分析與計算，根據(jù)具體實際情況選擇基本尺寸； (2) 本課題在對減振器工作條件下的實際油路進行分析，使設(shè)計更接近實際，通過計算得出了可變阻尼減振器虛擬可調(diào)阻尼 孔面積、最大可調(diào)阻尼孔面積、最小可調(diào)阻尼孔面積； (3) 本 文對所設(shè)計的可變阻尼 減振器 進行了多體動力學(xué) 仿真， 以優(yōu)化設(shè)計并驗證設(shè)計的可行性。 通過三維軟件 SolidWorks 進行 三維 建模與仿真，使其結(jié)構(gòu)與工作原理 得到最大程度的虛擬驗證 ，便于對產(chǎn)品進行分析和改進。 參考文獻 27 參考文獻 1 汽車工程手冊 [M]. 北京：人民交通出版社， 2021 2 陳家瑞主編 . 汽車構(gòu)造 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社 ,2021 3 舒華，姚國平 . 汽車電子控制技術(shù) [M]. 北京：人民交通出版社， 2021 4 趙六奇，金達鋒 (譯 ).車輛動力學(xué)基礎(chǔ) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2021 5 Y Liu， H Matsuhisa， H Utsuno， etc. Vibration isolation by a variable Stiffness and damping system[D]. International Journal of Japan Society of Mechanical Engineering， 2021 6 Jeen Lin， RueyJing Lian. Enhanced fuzzy sliding mode controller for active Suspension systems[D]. 2021 7 Carroll Smith， Tune To Win[M]. AERO PUBLISHERS， 8 William ， RACE CAR VEHICLE DYNAMICS[M]， Society of Automotive Engineers， 9 Guido Koch， Oliver Fritsch， Boris Lohmann. Potential of low bandwidth Active suspension control with continuously variable damper[D]. 2021 10 余志生 .汽車理論 [M].北京：機械工業(yè)出版社 .2021 11 Performance investigation of variable damping shock absorber bined with conventional semiactive vibration control logics[J]. Aerospace Science and Technology， 2021(3)： 2325 12 王望予 .汽車設(shè)計 [M].北京：機械工業(yè)出版社 .2021 13 李同亮 . 基于大系統(tǒng)理論的半主動懸架控制器的設(shè)計與研究 [J].江蘇大 學(xué)， 2021(3)： 26 14 程杰，許滄粟 . 電流變阻尼懸架的半主動控制分析 [J]. 浙江大學(xué)， 2021， 25(8)： 16 15 王洋，趙強 . 汽車懸架雙筒式磁流變阻尼器設(shè)計與試驗研究 [J]. 東北林 業(yè)大學(xué)， 2021,25(6)： 3739 16 余強，鄭慕僑 . 汽車懸架控制技術(shù)的發(fā)展 [J]. 1994(9)： 3133 致謝 28 致謝 四年的讀書生活在這個盛夏即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，屬于我的新征程也即將開始。四年的求學(xué)生涯因為師長、親友的陪伴與支持，走得雖然辛苦卻也苦中有甜。在論文即將付梓之際，我心有戚戚。 要感謝的人實在太多。 首先要感謝我的導(dǎo)師邸立明老師，邸老師學(xué)識淵博，治學(xué)態(tài) 度認真而嚴謹，感謝您從暑假研究開始一路指導(dǎo)至本論文的完成，從畢業(yè)設(shè)計題目的選定到畢業(yè)設(shè)計的開展、完成，都經(jīng)由您悉心的點撥，經(jīng)過思考后的領(lǐng)悟，常常讓我有 “山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村 ”的豁然開朗！由衷感謝您在畢業(yè)設(shè)計上為我傾注的大量心血，您寬厚待人、謙虛謹慎的學(xué)者風(fēng)范令我無比欽佩。 還要感謝授課老師課上對我的教導(dǎo)，你們豐富的授課內(nèi)容讓我打下了堅實的知識基礎(chǔ)，拓寬了我的視野，讓我能更順利的完成這篇文章；感謝我的同學(xué)們，你們不僅讓我感受到友情的力量，也讓我明白了團隊合作的重要性；本次畢業(yè)設(shè)計的順 利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友們的關(guān)心和幫助。在此還要特別感謝燕山大學(xué)車輛與能源學(xué)院的夏懷成教授、李昊副教授、張潤生老師、崔亞平老師以及其他各位在幾次答辯過程中對我提出寶貴意見和建議的老師們，你們的箴言讓我在研究的過程中少走了不少彎路，感謝陳俊云老師在百忙之中，為我的畢業(yè)設(shè)計進行審查。 最后感謝燕山大學(xué)里仁學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境，這段經(jīng)歷必定是我日后一筆寶貴的財富！ 29 附錄 1 燕 山 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 課題名稱： 可變阻尼汽車懸架結(jié)構(gòu)設(shè) 計 學(xué)院 (系 )： 里仁學(xué)院機械工程系 年級專業(yè)： 09 級車輛工程 學(xué)生姓名： 董士釗 指導(dǎo)教師： 邸立明 完成日期： 2021 年 3 月 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 30 一、綜述本課題國內(nèi) 外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 懸架是 汽車 的車架與 車橋 或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的振動，以保證汽車能 平順 地行駛 [1]。 工業(yè)發(fā)達國家在 70 年代就己經(jīng)開始研究基于振動主動控制的懸架系統(tǒng)，這種懸架系統(tǒng)是典型的非線性機、電、液一體化動力系統(tǒng)。為了改善行駛平順性，國外在 80 年代就開始了可變阻尼懸架的研究和應(yīng)用 [2]。所謂可變阻尼懸架就是通過電子控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼，來提高舒適性和安全性。據(jù)試驗測定可減少振動 80%以上。半主動懸架則是駕駛員根據(jù)車輛行駛狀況，操縱電磁開關(guān)來調(diào)節(jié)阻尼特性，據(jù)稱可減少振動 50%以上。在80 年代中期，福特公司就在其 Thunderbird 車型上裝用了半主動懸架。 80年代末日產(chǎn)公司在其 Maxima 轎車上安裝了聲納懸架。它采用超聲波來識別路面狀況，計算機計算后發(fā)出指令來改變懸架剛變和阻尼，以減少振動 [3]。與此同時，德國 ZF 公司下屬的 Sachs 公司生產(chǎn)的阻尼連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這套減振系統(tǒng)完全摒棄了傳統(tǒng)懸架的螺旋彈簧，采用電控方式調(diào)節(jié)懸架剛度和阻尼 [4]。通用公司在其 Cadillac seville 車型上裝用連續(xù)可調(diào)阻尼減振器 [5]。英國羅浮公司則對其原有的油氣懸架作了改進，采用電子控制，在汽車加速時可以提高車輪抓地性 [6]。德國的薩爾大學(xué)發(fā)明了一種智能減振器，采用電流變液，可 根據(jù)不同道路狀況，改變液體性能，以改變減振器阻尼特性，從而改善舒適性及安全性 [7]。 90 年代，各大汽車公司開始研究電磁減振器。但由于技術(shù)困難和資金缺乏，直到目前為止，只有美國 Delphi 這一家公司研發(fā)出了可以商用的電磁減振器。其他汽車公司生產(chǎn)的帶有電磁懸架的汽車都是采購于 Delphi 公司 [8]。最早采用這一懸架的是 2021 年的凱迪拉克 SRX，現(xiàn)在有凱迪拉克 SLS 和 CTS、奧迪 TT 跑車、法拉利 599GTB 裝備有電磁減振器 [9]。通用公司宣稱裝有磁流變液減振器懸架的汽車，即使在最崎嶇的路面上，也可以增加輪胎與地 面的接觸，減少輪胎反彈，控制車輛的重心轉(zhuǎn)移和前傾后仰程度，來維護車輛的穩(wěn)定，還可以在車輛急轉(zhuǎn)彎或作出閃躲動作時很好地控制車身搖擺 [10]。 開題報告 31 隨著人們對汽車操縱性和舒適性要求的不斷提高，以及電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子控制技術(shù)被有效應(yīng)用于現(xiàn)代汽車懸架系統(tǒng) [11]?，F(xiàn)如今，我國汽車懸架系統(tǒng)也已進入到利用電子控制器進行控制的時代。在電子控制懸架系統(tǒng)中，最常用的是變阻尼懸架系統(tǒng) [12]。它運用較優(yōu)的控制方法，根據(jù)汽車行駛狀況、駕駛員選擇的運行模式進行控制，調(diào)節(jié)減振器的阻尼，使懸架隨不同的路況和行駛狀態(tài)作出不同的反應(yīng)，既 能使汽車的乘坐舒適性達到令人滿意的狀態(tài)，又能使汽車的操縱穩(wěn)定性達到最佳狀態(tài) [13]。另外，改變減振器阻尼的懸架系統(tǒng)又有質(zhì)量輕、所占空間較少的優(yōu)點 [14]。如何合理設(shè)計與安排可變阻尼懸架系統(tǒng)的部件結(jié)構(gòu)、尺寸參數(shù)、裝配布局，使它在滿足尺寸要求的情況下能充分發(fā)揮出應(yīng)有的作用是本次設(shè)計要解決的核心問題。 在本次設(shè)計中，通過查閱汽車懸架系統(tǒng)的相關(guān)資料，我對汽車懸架系統(tǒng)的類型、結(jié)構(gòu)及工作原理有了一定的了解。針對舒適指標和安全指標確定可變阻尼汽車懸架的性能。在計算的過程中，遵循《汽車設(shè)計》《汽車構(gòu)造》《新編實用電工手冊》 等相關(guān)參考文獻，選擇合適的參數(shù)計算模型，對可變阻尼懸架裝置關(guān)鍵部件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 可變阻尼汽車懸架系統(tǒng)，其關(guān)鍵部件是變阻尼執(zhí)行元件，它由電子控制系統(tǒng)控制，改變節(jié)流閥流通面積，調(diào)節(jié)減振器的阻尼特性。根據(jù)舒適指標和安全指標可以確定可變阻尼汽車懸