[发明专利]一种基于耦合效应的车辆ISD悬架研究方法

说明书

本发明公开了一种基于耦合效应的车辆ISD悬架研究方法。该研究方法包含如下步骤：(1)确定路面输入；(2)确定悬架系统变量；(3)建立悬架系统耦合集合；(4)提取系统耦合振动特征；(5)建立悬架系统耦合效应模型；(6)设定车辆悬架性能评价指标；(7)对悬架耦合效应模型进行仿真；(8)对耦合效应对车辆悬架性能的影响进行评价。本发明基于耦合效应研究车辆ISD悬架性能，为悬架的设计及其性能研究提高了一种新的方法。

技术领域

本发明属于车辆悬架系统研究领域，尤其是对于应用惯容器技术的ISD(Inerter-spring-damper)悬架系统的耦合振动。本发明涉及一种车辆ISD悬架的研究方法，特指一种车辆ISD悬架耦合效应研究方法。

背景技术

悬架是指在车辆中用来连接车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)的传力装置，其性能的好坏与车辆的平顺性、操稳性和安全性直接相关。传统被动悬架均是“弹簧-阻尼器”二元件并联结构，元件参数难以调节且结构固化，阻碍了其性能的提升。

2002年，剑桥大学教授Smith提出了一种两端点质量元件-惯容器，与弹簧、阻尼构成车辆ISD悬架(Inerter-spring-damper)结构。实现既能够缓冲并衰减高频振动和冲击，也能缓冲并衰减低频振动和冲击的隔振结构。惯质悬架将惯容器应用于悬架领域，使得悬架设备在全频域都具有较好的隔振性能。

但车辆ISD悬架系统多元件、多参数的复杂网络拓扑结构特点决定了悬架系统内部必然存在复杂的耦合振动效应。目前针对该现象的研究方法较少，不能满足车辆ISD悬架领域的研究需要。

发明内容

基于以上原因，本发明提供了一种基于耦合效应的车辆ISD悬架研究方法，可以运用此方法对悬架系统内部多元件的耦合振动现象进行研究分析，确定悬架结构的耦合振动特征，揭示悬架系统内部的复杂耦合效应对悬架性能的影响。该方法可以自行设计车辆悬架性能的综合评价指标，并根据需要选择合适的性能指标加权系数。

为达成上述目的，本发明所采用的技术方案为一种基于耦合效应的车辆ISD悬架研究方法，包括如下步骤：

步骤1)，确定路面输入参数，即路面不平度系数G₀、下截至频率f₀和车速u。

步骤2)，确定所研究的悬架结构的各元件参数的变量范围。

即：初步将悬架的参数i确定在[i_min，i_max]之间，其中，i可以为簧载质量m_s、簧下质量m_u、弹簧刚度K、阻尼系数c、惯质系数b和轮胎刚度K_t等参数。

步骤3)，建立耦合振动效应集合A,反应悬架系统的耦合振动关系。

步骤4)，根据集合内元素对车辆性能的影响力，提取系统的耦合振动特征。

步骤5)，根据需要研究的悬架具体结构建立对应的悬架系统的动力学模型。

步骤6)，将步骤4)中提取的耦合振动特征与悬架的动力学模型相结合，得到反应悬架耦合效应的动力学模型。

步骤7)，根据研究目的，建立车辆悬架性能综合评价体系，包括车身加速度、轮胎动载荷和悬架动行程。

步骤8)，在不同程度的耦合振动下对悬架耦合模型进行仿真，得到不同耦合振动下悬架的性能指标曲线。

步骤9)，结合步骤7)的评价体系与步骤8)得到的性能曲线对车辆性能受ISD悬架耦合效应的影响进行评价。

进一步，所述步骤2)中，根据研究需要确定悬架参数变量并定义变量集合P＝Q