一种利用液阻悬置的整车平顺性优化方法技术

本发明专利技术属于车辆行驶平顺性技术领域，涉及一种利用液阻悬置的整车平顺性优化系统及方法。包括以下步骤：1、建立包含液阻悬置的整车平顺性优化力学模型；2、在力学模型基础上，计算悬架振动固有频率，结合悬置参数化特性方程，推导整车平顺性优化目标方程；3、通过仿真及实际样件验证本方法的可行性，调整液阻悬置的关键结构参数，实现满足目标方程的最优解。本发明专利技术通过将包含液阻悬置的动力总成悬置系统作为有阻尼吸振器使用，实现了液阻悬置与车辆悬架的联合设计；建立了包含液阻悬置与车身的数学模型，实现以车身振动加速度为优化目标的液阻悬置的结构参数化设计；在相同的外部输入下降低了车身峰值加速度，改善了整车乘坐舒适性。

An optimization method for vehicle ride comfort using hydraulic suspension

【技术实现步骤摘要】
一种利用液阻悬置的整车平顺性优化方法
本专利技术属于车辆行驶平顺性
，涉及一种利用液阻悬置的整车平顺性优化系统及方法。
技术介绍
以液阻悬置为核心的动力总成悬置系统是现代汽车振动舒适性的最主要系统。长期以来，汽车悬置系统的设计匹配都以系统级设计，即考虑动力总成与悬置的相互作用，而将汽车其他部件设定为固定不动。这种悬置匹配设计方法固然可以得到比较理想的对动力总成振动的隔离与衰减效果，但由于设计时将车身设为不动，这种匹配方式并不能考虑车身实际上存在的由路面激励并经悬架传来的振动，从而无法将动力总成悬置系统与底盘的振动同时考虑，并同时设计匹配。
技术实现思路
本专利技术为解决汽车动力总成悬置系统设计时仅停留在系统层面，而不考虑整车级响应而产生。通过建立包含液阻悬置、动力总成、车身、悬架与轮胎的整车1/4模型，并进行相关推导，提出了通过利用动力总成液阻悬置吸收路面对车身激励的方法，从而实现了对动力总成液阻悬置与整车底盘的联合匹配，本专利技术与此前的方法相比，利用悬置在悬架同向轮跳模态频率下提供的大阻尼，改善了汽车行驶平顺性，尤其是改善了车辆驶过颠簸路面的振动舒适性。一种利用液阻悬置的整车平顺性优化方法，包括以下步骤：步骤一：建立包含液阻悬置的整车平顺性优化力学模型；步骤二：在力学模型基础上，计算悬架振动固有频率，结合悬置参数化特性方程，推导整车平顺性优化目标方程；步骤三：通过仿真及实际样件验证本方法的可行性，调整液阻悬置的关键结构参数，实现满足目标方程的最优解。步骤一中所述力学模型包括动力总成质量M3、液阻悬置惯性阻尼液柱质量m、液阻悬置流道截面积a、液阻悬置等效活塞面积A、车身质量M2、悬架非簧载质量M1、液阻悬置液室橡胶刚度ks、橡胶阻尼d、减振器阻尼D、液阻悬置复刚度kdyn、悬架刚度k2、轮胎刚度k1、路面激励位移Z1、车身位移Z2、液阻悬置惯性质量位移z；所述液阻悬置惯性阻尼液柱质量m、液阻悬置流道截面积a与液阻悬置等效活塞面积A按等效杠杆联合组成液阻悬置惯性阻尼；所述液阻悬置惯性阻尼与液阻悬置液室橡胶刚度ks，橡胶阻尼d按杠杆关系组成液阻悬置等效模型，液阻悬置等效模型连接动力总成质量M3与车身质量M2，车身质量M2与非簧载质量M1之间由悬架刚度k2及减振器阻尼D相连；非簧载质量M1与路面通过轮胎刚度k1相连；路面激励位移为Z1，车身位移为Z2，液阻悬置惯性质量位移为z；步骤二中所述在力学模型基础上，计算悬架振动固有频率，结合悬置参数化特性方程，推导整车平顺性优化目标方程；具体包括以下步骤：步骤1：获得路面激励对车身产生振动的敏感频率，即悬架同向轮跳模态频率fs，为悬架振动固有频率；步骤2：考虑动力总成悬置系统，获得运动位移比方程：其中：s为拉式变换的辅助变量，k为悬置液阻刚度；s＝jω，其中ω为路面激励圆频率，j为虚数单位。步骤3：根据振动理论，得到液阻悬置的振动方程：其中：F是隔振力；ks是液阻悬置液室橡胶刚度，计算时认为ks是常值，后面记为ks0；d是橡胶主簧阻尼；x是激励位移；为激励速度；ΔP是上下液室压强差；A为液阻悬置等效活塞面积；步骤4：根据流体连续性，得到体积变化方程：xA＝xca+κΔP…………………………………………………(4)其中：xc是液柱在流道中的位移；a为液阻悬置流道截面积；步骤5：以液柱质量建立振动方程：其中：是液柱在流道中加速度；步骤6：联立(4)(5)并作拉氏变换，得到位移比其中：s＝jω，κ为液阻悬置液室体积柔量；步骤7：复刚度通过(3)振动方程，并结合(6)，获得液阻悬置复刚度表达式，此为悬置参数化特性方程：其中：ωc是流道液柱固有圆频率；ζc流道阻尼比；khy是流道液柱刚度；步骤8：推导流道阻尼比ζc表达式：其中：δ为流量系数；lc为流道长度；步骤9：根据式(7)获得液阻悬置复刚度实部和虚部ks是液阻悬置液室橡胶刚度，计算时认为ks是常值，后面记为ks0步骤10：得到液阻悬置动刚度步骤11：得到液阻悬置损失角步骤12：推导出橡胶主簧的损失角其中：是橡胶悬置初始损失角，一般为3-8°。步骤13：获得整个悬置损失角步骤14：通过调节液阻悬置关键结构参数，液阻悬置关键结构参数包括液阻悬置惯性阻尼液柱质量m、液阻悬置流道截面积a、液阻悬置等效活塞面积A、液阻悬置液室橡胶刚度ks、橡胶阻尼d、减振器阻尼D、液阻悬置复刚度kdyn，流道长度lc，使得的极大值满足下式其中：ωs＝2πfs，式(15)即为整车平顺性优化目标方程。步骤三中所述通过仿真及实际样件验证本方法的可行性，调整液阻悬置的关键结构参数，实现满足目标方程的最优解：是指经过优化设计的液阻悬置有效降低了通过不平路面的车身垂向加速度，实现了整车平顺性的优化；将悬置安装在实车上，或在整车动力学模型中修改悬置参数，试验时在车轮接地点使用垂直方向0.1-25Hz正弦等幅值位移扫频激励，同时考查在车身处的垂向车身加速度，垂向加速度频响曲线幅值减小，说明悬置对整车平顺性优化起作用。与现有技术相比本专利技术的有益效果是：1、通过将包含液阻悬置的动力总成悬置系统作为有阻尼吸振器使用，实现了液阻悬置与车辆悬架的联合设计；2、建立了包含液阻悬置与车身的数学模型，实现以车身振动加速度为优化目标的液阻悬置的结构参数化设计；3、经过优化设计的液阻悬置在相同的外部输入下降低了车身峰值加速度，这改善了整车乘坐舒适性。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明：图1是本专利技术所述利用液阻悬置的整车平顺性优化方法中的用于分析的整车1/4力学模型；图2是本专利技术所述利用液阻悬置的整车平顺性优化方法中实施例优化前后的车身加速度对比图；图3是本专利技术所述利用液阻悬置的整车平顺性优化方法实施流程图；具体实施方式本专利技术是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：本专利技术提出利用液阻悬置的整车平顺性优化方法及系统原理可以使用任何编程语言实现，并使用路试试验或是多体动力学软件仿真做结果验证。一种利用液阻悬置的整车平顺性优化方法，包括以下步骤：a、建立用于分析的整车1/4力学模型：模型包括动力总成质量M3，液阻悬置惯性阻尼液柱质量m，液阻悬置流道截面积a，液阻悬置等效活塞面积A，车身质量M2，悬架非簧载质量M1，液阻悬置液室橡胶刚度ks，橡胶阻尼为d，减振器阻尼为D。液阻悬置复刚度kdvn，悬架刚度k2，轮胎刚度k1，路面激励位移为Z1，车身位移为Z2，液阻悬置惯性质量位移为z。由于是前轴单轮模型，故模型所有质量均为前轴质量的1/2，具体力学模型如图1所示；图1中，液阻悬置惯性阻尼液柱质量m、液阻悬置流道截面积a与液阻悬置等效活塞面积A按等效杠杆联合组成液阻悬置惯性阻尼；该液阻悬置惯性阻尼与液阻悬置液室橡胶刚度ks，橡胶阻尼d按图中杠杆关系组成液阻悬置等效模型，该液阻悬置等效模型连接动力总成质量M3与车身质量M2，车身质量M2与非簧载质量M1之间由悬架刚度k2及减振器阻尼D相连。非簧载质量M1与路面通过轮胎刚度k1相连。路面激励位移为Z1，车身位移为Z2，液阻悬置惯性质量位移为z。b、在力学模型基础上，推导在路面激励下，运用动力总成液阻悬置吸收由路面激励引起的车身振动的相关公式，该部分为本专利技术的核心内容，对该原理的实现使用了编程方法。现详述原理如下。通过计算，获得路面激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用液阻悬置的整车平顺性优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立包含液阻悬置的整车平顺性优化力学模型；步骤二：在力学模型基础上，计算悬架振动固有频率，结合悬置参数化特性方程，推导整车平顺性优化目标方程；步骤三：通过仿真及实际样件验证本方法的可行性，调整液阻悬置的关键结构参数，实现满足目标方程的最优解。

【技术特征摘要】
1.一种利用液阻悬置的整车平顺性优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立包含液阻悬置的整车平顺性优化力学模型；步骤二：在力学模型基础上，计算悬架振动固有频率，结合悬置参数化特性方程，推导整车平顺性优化目标方程；步骤三：通过仿真及实际样件验证本方法的可行性，调整液阻悬置的关键结构参数，实现满足目标方程的最优解。2.根据权利要求1所述的一种利用液阻悬置的整车平顺性优化方法，其特征在于：步骤一中所述力学模型包括动力总成质量M3、液阻悬置惯性阻尼液柱质量m、液阻悬置流道截面积a、液阻悬置等效活塞面积A、车身质量M2、悬架非簧载质量M1、液阻悬置液室橡胶刚度ks、橡胶阻尼d、减振器阻尼D、液阻悬置复刚度kdyn、悬架刚度k2、轮胎刚度k1、路面激励位移Z1、车身位移Z2、液阻悬置惯性质量位移z；所述液阻悬置惯性阻尼液柱质量m、液阻悬置流道截面积a与液阻悬置等效活塞面积A按等效杠杆联合组成液阻悬置惯性阻尼；所述液阻悬置惯性阻尼与液阻悬置液室橡胶刚度ks，橡胶阻尼d按杠杆关系组成液阻悬置等效模型，液阻悬置等效模型连接动力总成质量M3与车身质量M2，车身质量M2与非簧载质量M1之间由悬架刚度k2及减振器阻尼D相连；非簧载质量M1与路面通过轮胎刚度k1相连；路面激励位移为Z1，车身位移为Z2，液阻悬置惯性质量位移为z。3.根据权利要求1所述的一种利用液阻悬置的整车平顺性优化方法，其特征在于：步骤二中所述在力学模型基础上，计算悬架振动固有频率，结合悬置参数化特性方程，推导整车平顺性优化目标方程；具体包括以下步骤：步骤1：获得路面激励对车身产生振动的敏感频率，即悬架同向轮跳模态频率fs，为悬架振动固有频率；步骤2：考虑动力总成悬置系统，获得运动位移比方程：其中：s为拉式变换的辅助变量，k为悬置液阻刚度；s＝jω，其中ω为路面激励圆频率，j为虚数单位。步骤3：根据振动理论，得到液阻悬置的振动方程：其中：F是隔振力；ks是液阻悬置液室橡胶刚度，计算时认为ks是常值，后面记为ks0；d是橡胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗为为，王晓燕，郝文权，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22