谢元凯[1]2004年在《半主动控制液压悬置的动特性仿真与实验研究》文中研究说明舒适性是汽车、特别是轿车的主要性能指标。引起汽车振动的振源主要有两个：一是汽车行驶时的路面随机激励；二是发动机工作时的振动激励。一般地讲，路面不平度激励对驾驶员的手、脚以及乘员的舒适性影响较大，但是随着道路条件的改善和轿车悬架系统设计的完善，这方面的影响在一定程度上得到缓解；另一方面，现代轿车的设计强调轻型化，采用了新型高强度轻质材料以图降低整车质量，而发动机的质量却难以降低，从而导致发动机相对车身的振动激励相对增加。以上诸多因素使得发动机振动激励成为轿车的主要振源。而如何有效地隔离发动机的振动向车架的传递，就成为汽车设计中的一个关键问题。汽车发动机悬置系统通常由发动机和几个用来联接到车体的悬置构成。研究结果表明，发动机悬置系统的振动隔离特性对汽车的乘坐舒适性有着很重要的影响，性能良好的发动机悬置系统不仅可以减少振动向车架的传递，降低车内噪声，提高乘坐舒适性，而且还可以更好地保护动力总成。全文共分六章：第一章在阅读大量参考文献的基础上，介绍了发动机悬置系统发展的背景；概括了它的发展历史以及国内外的研究现状；提出了发动机悬置系统的理想性能指标以及评价指标；根据悬置的发展历程阐述了各种类型悬置的结构及其性能特点，并简单概括了各种悬置的优缺点和应用情况。第二章分析了国产某轿车采用的半主动控制液压悬置的结构和工作原理，并据此建立了悬置的液力模型。悬置的工作原理如下：上下液室通过惯性通道和节流孔连接，控制方式的实现是通过控制节流孔的开闭来完成的。节流孔上端始终与上液室相通，下端与下液室之间有一个活动阀相间隔，活动阀的底部，有一个气道与发动机进气歧管相通。发动机正常工作状态下，活动阀在阀体内的弹性元件作用下，将大节流孔关闭，液体只能通过惯性通66
代伟峰[2]2008年在《半主动控制液力悬置动态特性研究》文中研究表明本文综述了发动机悬置的发展历史和结构种类,分析了被动式惯性通道—解耦膜式液力悬置的结构及工作原理,建立了它的力学模型和数学模型,通过分析得到其动特性。在此基础上从流体力学的角度出发,通过对液力悬置惯性通道内流体的动力学分析,建立了液力悬置内部压力变化的运动微分方程,推导出液体在惯性通道内流动时阻尼力的表达式,得出液体流过惯性通道的阻尼与液体的密度、粘度、通道截面积、通道长度有关的结论。结合分析得到的阻尼力表达式建立了半主动控制惯性通道式液力悬置的力学和数学模型,通过仿真分析可以得知该液力悬置有优良的动特性,适合用作车用动力总成的隔振元件。仿真结果表明悬置主要参数惯性通道长度对液力悬置动特性灵敏度高有影响。且由液体流动总阻尼力表达式得出,惯性通道长度与内阻尼呈线性变化关系,且改变惯性通道长度易于实现,进而可以改变悬置的隔振性能,因此在此基础上设计了惯性通道长度可调的半主动液力悬置原理样机,并建立了其单质量隔振系统模型,通过对传递率的仿真可知发动机低频工作时用较长的惯性通道长度,高频工作时用较小的惯性通道长度,可以使液力悬置达到最佳隔振效果。且由传递率仿真曲线得到的控制律可以作为该长度可调半主动液力悬置开环控制系统设计的指导规律。
魏付俊[3]2007年在《汽车动力总成磁流变悬置的设计和半主动控制研究》文中研究指明汽车动力总成是汽车振动的主要激振源之一,对汽车的乘坐舒适性有很大的影响。理想的动力总成隔振器的动态刚度和阻尼应具有频变特性和幅变特性。传统的被动悬置难以满足全频率范围内的隔振要求。为了实现动力总成悬置在工作频率范围内的可调性,本文提出了基于磁流变液可调阻尼的悬置,并运用半主动控制方法对动力总成悬置阻尼进行控制。本文中,针对某车动力总成悬置系统,建立了悬置系统的动力学模型,在分析被动悬置阻尼特性对悬置系统隔振性能影响的基础上,提出了用磁流变液体作为工作液体制成磁流变液压悬置的思想。其次,利用LORD公司的AG336型磁流变液体的性能,设计了一种新型磁流变液压悬置的结构,主要包括橡胶主簧和阻尼组件的设计。然后,运用键合图理论研究方法,建立了本文设计的磁流变悬置的键合图模型并推导出悬置的动力学模型。应用仿真工具(MATLAB),对磁流变悬置的动态特性进行仿真分析计算,着重分析不同电流强度和悬置结构参数对该悬置动态特性的影响。最后,分别运用阻尼分段控制和阻尼连续控制规律对磁流变动力总成悬置系统进行隔振半主动控制,并与被动液压悬置的隔振性能进行对比分析。研究结果表明,通过半主动控制后的磁流变悬置系统相对于被动液压悬置系统在隔振性能上有了较大的改进。
李浩[4]2007年在《电流变液压悬置结构设计及半主动控制仿真分析》文中研究表明发动机振动是引起汽车振动和噪声的重要因素。发动机悬置隔离发动机与车体之间的振动传递而设置的重要的汽车减振降噪装置。普通的液压悬置存在一些弊端,宽频隔振的目标难以实现。运用电流变液体的电流变液压悬置就应运而生。电流变液体是一种智能材料,在外加电场的控制下,它的表观粘度和抗剪屈服应力可发生快速、可控、连续、可逆的变化。这种独特的性能,为半主动发动机悬置系统的研究提供了一条崭新的途径。论文以高岭土/二甲基亚砜/羧甲基淀粉叁元复合粒子为分散相,以硅油为基础液,配制了一种电流变液体。并在施加不同电场情况下,对性能测试分析,计算得到液体的性能参数。建立了半主动液压悬置内部压力变化的运动微分方程,得到了流体在惯性通道内流动时产生的阻尼力表达式。据此设计电流变液力悬置的阻尼通道具体结构参数。最后,根据悬置的隔振要求,在现有被动液压悬置的基础上,设计了新型的半主动电流变液压悬置。建立悬置的数学模型,进行仿真分析。计算结果表明:电流变液压悬置能够随发动机转速的变化改变动态特性,提高液力悬置的宽频带减振隔振性能。在此基础上提出半主动液压悬置控制方案。制定了开关控制的半主动电流变液压悬置控制策略,并对其动特性用matlab软件进行了仿真分析,结果证明电流变液压悬置具有理想的动特性。
孙妍[5]2007年在《车用发动机半主动控制式液力悬置动力学特性研究》文中认为本文分析并比较了几种典型液力悬置的结构和工作原理。基于被动式液力悬置，建立了液力悬置的力学模型和数学模型。从流体力学的角度，推导出液体在惯性通道内流动时阻尼力的表达式，得出液体流过惯性通道的阻尼与液体的密度、粘度、惯性通道的直径、惯性通道长度有关的结论。根据分析得到的阻尼力表达式，建立了半主动控制惯性通道式液力悬置力学模型和数学模型，并运用量纲和谐原理对模型进行了验证。根据半主动控制参数可变的要求，对液力悬置进行了动特性仿真，得出了悬置各结构参数和液力参数对悬置动特性的影响规律。认为液力悬置的惯性通道长度对悬置动特性影响较大，且改变惯性通道长度易于实现，有利于实现半主动控制。根据液力悬置隔振特性仿真结果，液力悬置系统可以在较宽的频带内达到较好的隔振效果，优于被动式液力悬置的隔振效果，从而实现了液力悬置的半主动控制。
胡勇[6]2008年在《汽车发动机磁流变悬置研究》文中研究说明目前汽车发动机使用的隔振装置多为被动式橡胶隔振块,中高档车则采用被动式液压悬置。两者均属于被动隔振方式,动态特性保持不变,不能根据发动机振动条件的变化,及时调整隔振装置的动态刚度或动态阻尼,难以满足发动机宽频隔振的需要,从而影响汽车的乘座舒适性。针对传统被动悬置存在的问题,本文提出了利用磁流变液体作为工作介质的智能磁流变液压悬置的思想。首先,阐述了磁流变悬置的工作原理,以某国产轿车发动机的液压悬置为研究对象,设计了一种新型的磁流变液压悬置结构,在此基础上,研制了磁流变液压悬置装置,并根据国家标准,对研制的磁流变液压悬置进行了实验测试,测试了不同励磁电流下磁流变悬置的静、动特性。为完成磁流变液压悬置的半主动控制系统,提出了基于发动机转速信号的开环控制策略,对半主动控制系统进行了软、硬件设计包括硬件驱动电路设计和软件控制程序。以电控系统中电流调节模块为例,在Proteus仿真软件中进行电控系统软硬件仿真。理论与仿真研究表明:通过改变PWM调制信号的脉宽,能准确调节磁流变悬置励磁电流的大小,从而改变磁流变悬置的动态特性,相比被动液压悬置,能实现较宽频率的振动隔绝,为磁流变悬置在汽车发动机隔振控制系统上的应用奠定了基础。
李方硕[7]2016年在《双腔液固混合介质隔振器动力学特性及半主动控制研究》文中研究说明液固混合介质(SALiM)隔振器是一种适用于低频重载动力机械隔振的被动隔振装置,由可变形压力容器、液压油、若干弹性单元体叁部分组成。SALiM隔振器兼具高承载能力和低刚度两个优点,既可以直接地应用于单层隔振系统,也可以作为弹性组件应用于多层隔振系统,在低频重载隔振领域有着广泛的应用前景。SALiM隔振器是一种优良的被动隔振装置,但是由于其刚度阻尼特性一定,因而无法处理诸如宽频激励、冲击激励等复杂工况。本文在课题组的研究基础上,提出了一种带附加腔室的(双腔)SALiM隔振器设计方案。新式隔振器在原有SALiM隔振器的基础上添加了一个刚性腔室和连接通道,刚性腔室内部同样装满SALiM,因而可以进一步降低系统刚度。连接通道扮演了阻尼元件的角色,通过改变节流开度可以方便调其耗散特性。本文通过理论、仿真和试验结合的方法研究双腔SALiM隔振器的刚度阻尼特性以及隔振特性。为了进一步改善隔振系统的工作特性,将连接通道用一个节流开度可控的主动阀组替代,双腔SALiM隔振器转变为一个变刚度隔振系统。最后结合相关的控制律,用仿真和试验相结合的方法验证了半主动控制系统的可行性。本文主要研究内容和学术贡献如下:1刚度阻尼模型的建立。建立了两个腔室内部液固混合介质变形体积和油压的关系、主腔位移和所有弹性单元体变形体积之间的关系,通过液压流体力学相关知识建立连通管道两端的压差流量关系,从而可以得到双腔SALiM隔振器的非线性动力学模型。为便于研究,对于弹性单元体引入的非线性刚度项和流体阻尼引入的平方阻尼项进行合理简化,可以得到线性化系统的运动方程。常规的研究思路是基于复刚度理论,运用傅里叶变换的方法推导隔振器复刚度表达式,从而得到动刚度、损耗因子(或滞后角)具体表达式。本文将隔振系统简化成一个单自由度系统处理,对比简化前后两个系统的频响方程,可以得到简化后系统等效刚度、等效阻尼表达式。2刚度阻尼特性研究内容、方法。对于隔振器的刚度和阻尼特性,本文采取了理论推导、数值仿真和试验验证叁者相结合的方法。相关领域的工作主要关注连接通道几何参数对于隔振器刚度阻尼特性的影响。本文除了囊括常规的研究内容,还引入了一些新的问题,主要包括:(1)等效刚度和等效阻尼的边界特性。研究了隔振器各个参数以及激励频率、幅值对于等效刚度、等效阻尼边界的影响,并基于相关结论提出了双腔SALiM隔振器的改进方案。(2)主腔刚度对于隔振器刚度和阻尼的影响。SALiM隔振器可以通过改变单元体数量改变刚度大小。在刚度阻尼特性测试试验过程中,调整主腔单元体的个数,研究主腔刚度对于系统动特性影响。(3)测试了空载情况下和承载(激振器)情况下隔振器刚度和阻尼特性。对于空载工况,运用MTS(电液伺服疲劳试验机)对于隔振器施加位移激励,改变简谐激励频率和幅值,记录隔振器的位移和回复力信号,研究振动水平和激励频率对于隔振器刚度阻尼特性的影响。对于承载工况,在主腔和附加腔室中设置了液压传感器,通过分析液压时域信号进一步讨论连通管道的压差流量特性和隔振系统的刚度阻尼特性。现有的研究工作局限于测量恒定运行速度(管道压差)下连接通道的流通的特性,本文通过液压传感器的实测信号研究各种复杂工况下连接通道两端的压差流量特性,更具研究意义。3双腔SALiM隔振器功能的拓展。通过配置两个腔室内部弹性单元体的数量和材质,双腔SALiM隔振系统可以实现多种功能,本文着重了介绍了叁种情况。一是常规隔振系统,用主动阀组替代连接通道,可使其转化成一个变刚度阻尼隔振系统。二是负刚度隔振系统,当管道内部液柱和有效载荷的相位差小于90度时,液柱振动会引起刚度渐软效应。满足特定条件下隔振器等效刚度将由正值变为负值,研究结果表明,在零刚度点,隔振器将取得极其优越的隔振特性。在一些特殊应用场合,负刚度隔振器系统可以替代动力吸振器。叁是限位系统,主腔装载较软的弹性单元体,附加腔室装载较硬弹性单元体,在临界压强下,主腔单元体会达到变形极限,从而使系统具有分段刚度阻尼特性。限位系统在小位移工况下具有小刚度、小阻尼工作特性,在大位移情况下具有大刚度、大阻尼工作特性。4变刚度控制研究。主要包括变刚度原理、节流开度控制、数据采集与控制系统、半主动控制律等问题。对于双腔隔振系统,可以通过改变连接通道的几何面积控制系统的刚度阻尼特性。因而设计主动控制阀(组),对于节流开度进行实时连续控制是实现变刚度控制的关键。本文结合数字阀的原理,使用四个二位二通电磁插装阀和两个节流阀组成了一个控制阀组,可以实现对于节流开度的近似连续控制。利用线性最优控制、基于频率辨识的寻优控制、基于模型的寻优控制等控制律,对于双腔SALiM半主动控制系统进行了仿真和控制研究,相关结果表明,半主动控制可以进一步改善系统隔振特性。
王敏[8]2014年在《发动机悬置系统解耦与新型半主动液压悬置设计的关键理论研究》文中认为发动机悬置系统是连接动力总成与车辆底盘的主要用于隔离发动机振动的弹性装置。它通常由若干橡胶悬置或者液压悬置零部件组成，并且在现代轿车的隔振减振降噪性能上起着重要的作用。另一方面，良好的发动机悬置系统能降低结构的应力以提高结构的耐久性。主要通过优化方法来提高悬置系统相关的性能指标，而其中一个重要的性能是系统的解耦。解耦原理有两种：一种是与刚度中心相关的解耦，另一种的目的是使得激励力只激励出一个模态。利用刚度中心解耦原理优化发动机悬置系统，就是要使得悬置系统的刚度中心与发动机的质量中心重合，但是目前还没有文献对刚度中心进行详细的研究。对于另外一种解耦原理，已有文献[1]中的TRA(Torque RollAxis)方法只考虑了扭矩的影响，没有考虑力的作用，因此在理论上具有一定的局限性。传统的橡胶隔振器拥有几乎与频率无关的动刚度，它不能满足发动机复杂的工作情况要求。理想的悬置部件应该具有低频大刚度、高频小刚度的频变动刚度特性，而液压悬置拥有比橡胶悬置优秀的频变动刚度特性。由于判断隔振性能的共振曲线是针对传统与频率无关的单自由度系统，它不能快速的判断具有频变特性的隔振器的隔振性能，因此需要开发较为直观的方法。关于液压悬置的研究主要集中在这两个方面：研究既有液压悬置的性能和开发新型的液压悬置。本文从理论上对悬置系统的两种解耦原理进行研究，研究具有频变动刚度的液压悬置的动态特性，同时设计一种新型的半主动液压悬置。本文主要研究内容和创新性成果如下：（1）推导广义激励力只激励出一个系统模态的解耦准则。在平衡位置附近，建立由若干悬置支撑的发动机刚体在质量中心处的动力学方程组。经过Fourier变换，分别考虑非比例阻尼的作用和不考虑阻尼的作用，推导广义激励力（包括力和扭矩）只激励出一个系统模态时系统需要满足的解耦条件。而传统的TRA方法是在状态空间中应用Laplace变换推导而来的，并且只考虑了扭矩的作用。然后介绍这种新解耦准则的特点和物理意义。最后通过某悬置系统的优化算例发现：考虑非比例阻尼时，系统可以完全得到解耦；而不考虑阻尼时，系统不能够完全的得到解耦。（2）推导悬置系统刚度中心存在的充分必要条件和计算其位置的方法。刚度中心是这样的一个点：过该点的任意静力将使得刚体只发生平移运动，而绕刚度中心的力偶矩，系统在刚度中心处只有转动。在本文中该点称为严格定义的刚度中心（严格刚度中心）。利用发动机质心处的静力平衡方程，推导施加静力或者力偶矩位置处的静力学平衡方程。利用刚度中心的定义和反对称矩阵的性质，分别考虑静力和考虑力偶矩作用时，推导系统需要满足的条件。在文中定义一个对称的判断矩阵B，当且仅当B是零矩阵时，刚度中心才存在。并且给出计算严格刚度中心位置的方法。发现对称式配置的隔振系统的严格刚度中心不一定存在。（3）推导悬置系统弱刚度中心存在的充分必要条件和计算其位置的方法，并研究弱刚度中心存在时系统位移响应的类型。通常情况下严格刚度中心不存在，但是在一些情况下，过某些点的沿着特定方向的静力会使得系统只发生平移运动，这类点称为弱定义的刚度中心（弱刚度中心）。从这个定义出发，推导弱刚度中心存在时系统需要满足的条件，并且该条件是以判断矩阵B的特征值描述的。根据判断矩阵B的特征值的特征，在弱刚度中心存在时，系统位移响应归纳为若干形式，并介绍计算弱刚度中心位置的方法。通过算例计算系统弱刚度中心的位置，验证所提出的方法。（4）给出一种快速判断拥有频变动刚度的隔振器的隔振性能的图示法。利用单自由度隔振模型，介绍拥有频变刚度特性的隔振器的传递动刚度和驱动点动刚度的定义。利用传递动刚度和驱动点动刚度，推导隔振系统的力传递率。定义两条在频率域上描述的曲线：共振曲线和隔振曲线。在不同频段通过判断隔振器的同相动刚度与这两条曲线的关系，快速直观的判断系统性能的好坏。运用图示法，我们发现液压悬置在中频段的隔振性能比橡胶悬置的隔振性能优秀，而在高频段和低频段，前者的隔振性能没有后者的好，并得到验证。（5）设计一种新型的高性能半主动液压悬置。利用集总参数模型，推导液压悬置的动刚度表达式。通过比较被动TMD(Tuned Mass Damper)系统的动刚度与液压悬置的动刚度，得到它们之间的不同点与相同点。研究液压悬置的动刚度的叁个关键频率点（下凸频率，共振频率和峰值频率）与影响其位置的物理参数（例如惯性通道长度、截面积等）的关系，得到了控制一种参数只能够在有限频段调节液压悬置的这几个关键频率点的结论。给出一种利用螺纹原理以同时控制惯性通道长度和截面积的新型半主动液压悬置的结构。这种液压悬置可以在[0,)范围内调节这叁个关键频率点。给出两种节能策略（摩擦自锁和最优调节时机）以最大限度的降低能量消耗。最后通过优化算法计算最优的惯性通道长度和相应的动刚度。结果表明：使用最优的惯性通道参数，可以获得低频大刚度、高频小刚度的理想动刚度曲线。
赵国迁[9]2007年在《电磁式半主动吸振器研制及其在汽车振动控制中的应用》文中研究说明电磁式主动吸振技术是振动主动控制领域重要的一部分。本文以汽车振动为背景，对于电磁式半主动吸振器及其在汽车振动控制中的应用进行了比较深入的研究。主要包括以下几方面：在理论上，对动力吸振器的数学模型和工作原理进行了分析。揭示了动力吸振器的特性与规律。设计研制了电磁式半主动吸振器，介绍了它的基本结构和工作原理。利用ANSOFT软件仿真分析了它的磁力线分布情况、磁场强度分布情况、计算出了其在不同激励电流，偏移量为2.5mm时，产生电磁力的大小。对其进行了特性实验。为控制器的设计打下了基础。利用双层隔振实验台架模拟建立了汽车发动机半主动吸振实验台架，用电磁式半主动吸振器对汽车发动机的振动控制效果进行了仿真和实验研究。研究结果表明：该吸振器固有频率随励磁电流连续变化，易于实现对吸振频率的调整和对车用发动机振动频率的自动跟踪，对包括车用发动机在内的变频率周期振动的机械设备的振动控制是有效的。建立了汽车车架半主动吸振实验台架，利用研制的电磁式半主动吸振器对某型汽车车架的振动控制效果进行了仿真和实验研究。研究结果表明：电磁式半主动吸振器对于汽车车架振动的主动控制是有效的。
姜波, 史文库, 梁天也, 骆联盟, 严定祥[10]2008年在《电流变液力悬置的研究概况》文中研究说明电流变液力悬置是一种通过电场强度的改变来改变电流变液体的粘度,进而对悬置的刚度和阻尼特性进行调节的半主动控制液力悬置。本文对电流变液力悬置的研究状况和发展趋势进行了详细的介绍。
参考文献：
[1]. 半主动控制液压悬置的动特性仿真与实验研究[D]. 谢元凯. 吉林大学. 2004
[2]. 半主动控制液力悬置动态特性研究[D]. 代伟峰. 中北大学. 2008
[3]. 汽车动力总成磁流变悬置的设计和半主动控制研究[D]. 魏付俊. 南京航空航天大学. 2007
[4]. 电流变液压悬置结构设计及半主动控制仿真分析[D]. 李浩. 吉林大学. 2007
[5]. 车用发动机半主动控制式液力悬置动力学特性研究[D]. 孙妍. 中北大学. 2007
[6]. 汽车发动机磁流变悬置研究[D]. 胡勇. 重庆大学. 2008
[7]. 双腔液固混合介质隔振器动力学特性及半主动控制研究[D]. 李方硕. 南京航空航天大学. 2016
[8]. 发动机悬置系统解耦与新型半主动液压悬置设计的关键理论研究[D]. 王敏. 吉林大学. 2014
[9]. 电磁式半主动吸振器研制及其在汽车振动控制中的应用[D]. 赵国迁. 哈尔滨工程大学. 2007
[10]. 电流变液力悬置的研究概况[J]. 姜波, 史文库, 梁天也, 骆联盟, 严定祥. 机床与液压. 2008
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