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半主动悬架是近年来汽车底盘技术研究中的热点,可调阻尼减振器作为半主动悬架中的关键部件,其设计开发和控制问题更是研究中的重点。目前国内外关于半主动悬架及可调阻尼减振器的研究,主要集中在半主动悬架的阻尼控制及其对车辆平顺性的影响,较少涉及悬架阻尼对转向及其与悬架性能耦合的影响。本文以基于CH7140轿车的半主动悬架为研究对象,运用SIMPACK软件进行整车建模,着重研究了前悬架可调阻尼减振器的结构设计、性能仿真及其对转向操纵性与行驶平顺性的影响,主要工作如下:
介绍了车辆多体动力学的发展和研究方法,运用SIMPACK多体动力学仿真软件建立了基于CH7140的整车多体动力学模型,包括转向系统模型、前后悬架模型、轮胎模型、驾驶员控制模型和道路模型,并通过试验验证了模型的正确性。
运用所建立的整车多体动力学模型,进行整车转向轻便性试验、不同车速蛇行试验和定车速单侧脉冲路面输入平顺性试验的仿真,分析了减振器阻尼系数对转向盘力矩、整车操纵稳定性和行驶平顺性的影响,并进一步考察了独立调节前轴两侧减振器阻尼状态使左、右侧悬架阻尼系数不对称对整车平顺性的影响。
在原车前悬架被动减振器的基础上,设计了一种节流口式可调阻尼减振器,介绍了该减振器的结构组成和工作原理,对其性能进行了理论计算。根据首批可调阻尼减振器样件的台架试验结果,对可调节流口当量面积设计这一关键问题进行了讨论。
对改进后的可调阻尼减振器样件进行了台架试验。试验结果表明,可调阻尼减振器阻尼力曲线较为饱满平滑,无明显畸变,阻尼力随节流口开度变化较明显,且与步进电机转角成对应关系,符合设计和使用要求。
最后,将改装的可调阻尼减振器安装在CH7140样车上进行实车试验,分别进行了转向轻便性试验、40 km/h车速蛇行试验和40 km/h车速单侧脉冲路面输入平顺性试验。试验结果表明,在转向轻便性工况下,可调阻尼减振器节流口全闭(即阻尼系数最大)较节流口全开(即阻尼系数最小),转向盘力矩的均方根值变化率为0.372%,减振器阻尼力对转向力矩的影响较小;在40km/h车速蛇行试验中,可调阻尼减振器节流口全闭较节流口全开,车身侧倾角速度减小13.33%,较大的减振器阻尼系数能更有效改善高速工况下车身姿态的变化,提高车辆的操纵稳定性;在40km/h车速单侧脉冲路面输入平顺性试验中,独立调节前轴左、右可调阻尼减振器使两者阻尼系数非对称,其中将受脉冲激励一侧的减振器阻尼系数调节至最小,而使另一侧的减振器阻尼系数保持最大,可以使车身垂直加速度峰值下降27.28%,较大幅度地改善了车辆在通过脉冲路面时的平顺性。