汽车行驶平顺性分析及粒子群算法在悬架优化中的应用

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ferer1019
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随着汽车的普及,人们对汽车的行驶综合性能要求越来越高。尤其是对汽车的乘坐舒适性的要求也逐渐提高。汽车的振动直接影响到驾驶员与乘客的乘坐舒适性,振动还会影响方向盘和换挡手柄的操作等。论文在研究国内外学者研究的基础上,并且结合自己对汽车平顺性的理解以及对悬架优化方法的总结,建立了多自由度的汽车振动模型,对汽车的平顺性进行研究分析。为了提高汽车的行驶平顺性,并且在不改变汽车其他参数的前提下,结合粒子群优化算法,对汽车悬架参数进行优化,优化后的结果比较理想。首先,论文结合汽车实际行驶的振动情况,建立了基于人-车-路耦合的11自由度振动力学模型,应用拉格朗日方法,以能量的观点建立振动系统的动能、势能以及耗能之间的标量关系,建立了11自由度汽车振动系统的动力学微分方程,并写出相应的动力学矩阵形式。然后,结合路面激励的特性,对路面激励进行时域数学建模与谱分析。借助MATLAB/SIMULINK,对四轮轮辙激励进行了建模仿真分析,时域分析结果表明:汽车左轮辙路面激励比较“粗糙”,右轮撤很“光滑”,此时汽车的功能是作为一个“滤波器”,体现出了车轮路面激励的迟滞性及相干性。谱分析表明:路面不平度激励频率主要集中在1HZ左右,属于低频激励。其次,论文以路面激励以及11自由度的振动动力学矩阵,运用数值仿真分析平台—MATLAB/SIMULINK,对驾驶员以及乘客的乘坐舒适性进行了讨论分析。分析表明:提高路面等级、合理的控制汽车的行驶车速,可以提高驾驶员及乘客的乘坐舒适性;选择合适的悬架刚度及阻尼、座椅刚度、座椅阻尼以及轮胎刚度也可以提高汽车的乘坐舒适性。同时,对振动系统的幅频特性以及系统的固有频率进行了计算分析,掌握系统的振动传递特性及固有特性。最后,为了提高汽车的乘坐舒适性,结合六自由度汽车振动动力学优化模型,并运用粒子群优化算法,对汽车的悬架刚度及阻尼进行了参数优化,优化结果表明:优化后,汽车驾驶员以及乘客的乘坐舒适性得到了较大的提高,振动加速度均方根值相应的减小了10%左右,表明了粒子群优化算法的可靠性。
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