商用车驾驶室主动空气悬置的建模仿真研究

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近年来,在科学技术高速发展的促进下,汽车行业发展也十分迅速。由于网上商品购买方便且商品种类繁多,因此人们越来越青睐网购,这也使得快递行业更加繁荣,导致了社会对商用车的需求量也越来越大。  商用车是运输货物的重要交通工具,改善车辆的平顺性,能大大地减轻对乘员身体的伤害、减少货物的损坏,避免造成不必要的经济损失。而驾驶室是乘员长时间处在的工作环境,提高驾驶室悬置的隔振性能对改善乘坐舒适性、保证安全驾驶有重大意义。因此,商用车生产厂商要想争取更大的市场份额、追逐更高的经济效益,必然要重视商用车的隔振性能,改善其乘坐舒适性,提高其市场竞争力。  由于空气弹簧的质量小、刚度高度均可调且噪声小等优点,在采用了空气弹簧后,汽车的平顺性与乘坐舒适性得到了很大程度地提高,这就促使了汽车设计研发人员开始重视商用车用空气弹簧的研究。  本文选取商用车驾驶室空气悬置作为研究对象,通过理论分析并与试验结合,来研究空气弹簧的刚度特性,分析了其刚度特性的影响因素,并基于“路面—车辆—人体”的振动系统,建立了驾驶室空气悬置模型,以此来研究车辆的平顺性,具体工作内容如下:  (1)介绍了空气弹簧的结构、分类类型及各自特点,依据工程热力学理论,研究了空气弹簧刚度特性、频率,并分析了影响空气弹簧刚度的因素。  (2)建立了双曲囊式空气弹簧的简化模型,基于曲囊经线方向的圆弧长不变的假设,研究了在弹簧变形时,曲囊尺寸的变化情况,并以此进一步研究了弹簧有效面积及其变化率、有效容积及其变化率,得到了弹簧刚度变化曲线。  (3)依据国家标准GB/T13061-1991规定的试验方法,进行了该空气弹簧静刚度特性的试验,得到静刚度特性曲线,并与之前得到的计算结果进行了对比。  (4)建立半车8自由度模型,选择随机路面输入,依据运动学方程建立被动模型,设计模糊控制器对驾驶室前后悬进行主动控制,在Matlab/Simulink中仿真,以驾驶室及乘员的振动响应为指标,评价主、被动悬置下车辆平顺性的改善程度。  (5)建立整车12自由度模型,选择随机路面激励,依据运动学方程建立被动模型,选用模糊控制对驾驶室悬置进行主动控制,在Matlab/Simulink中仿真,同样以驾驶室及乘员的振动响应为指标,评价主动、被动悬置下车辆平顺性的改善程度。  
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