[发明专利]一种基于非对称往复阻尼的车辆ISD悬架结构及优化设计方法

说明书

本发明公开了一种基于非对称往复阻尼的车辆ISD悬架结构及优化设计方法，所提出的车辆ISD悬架结构为含主副弹簧的四元件结构，且第一并联元件为主弹簧，第二并联元件为由惯容器和副弹簧构成的整体元件，第三并联元件为非对称往复阻尼阻尼器。利用非对称往复阻尼阻尼器的非对称特性，对路面输入的振动产生更好的抑制作用。利用遗传算法对该悬架进行参数优化。结果表明：运用本发明所提出的一种基于非对称往复阻尼的车辆ISD悬架结构及优化设计方法，悬架的动力学性能指标在随机、脉冲和正弦输入下较传统被动悬架都有十分显著的改善，实现了对车辆整体动力学性能的提升。

技术领域

本发明涉及一种基于非对称往复阻尼的车辆ISD悬架的优化设计方法，属于车辆悬架减振技术领域。

背景技术

作为车辆底盘最为重要的部件之一，悬架对车辆行驶的平顺性和稳定性有至关重要的作用。目前，加入了惯质元件的ISD(Inerter-Spring-Damper)悬架因其能耗低、隔振效果优良引起了广泛关注。中国专利201410637469.6公开了一种车辆惯质悬架结构及其参数确定方法，利用改进的遗传算法对参数进行优化。X.Q.Sun在《Performance investigationof vehicle system with nonlinear ball-screw inerter》一文中通过建立考虑滚珠丝杠副摩擦和丝杠弹性效应的滚珠丝杠副非线性力学模型，并基于实验数据，采用递推最小二乘算法对非线性力学模型参数进行辨识，然后将非线性滚珠丝杠惯容器元件应用于三被动悬架半车模型的悬架分析，最后比较了非线性滚珠丝杠惯容器悬架系统和线性惯容器悬架系统的性能。略有遗憾的是，以上研究是基于理想对称往复阻尼的工况，而实际上阻尼会因悬架的拉伸和压缩两种不同情况呈现非对称的变化，因此，本文提出了一种基于非对称往复阻尼的车辆ISD悬架结构，进行优化设计和性能影响分析，提高实用价值。

发明内容

本发明旨在选取一种具有应用前景且结构简单的车辆ISD悬架，考虑压缩阻尼和伸张阻尼的非对称特性，有效地建立1/4车辆悬架动力学模型，并利用遗传算法进分别行单目标优化和多目标优化，对悬架进行仿真分析，验证所选ISD悬架的应用前景，为车辆ISD悬架的实际应用提供理论依据。

为实现以上发明目的，一种基于非对称往复阻尼的车辆ISD悬架，所述悬架结构为含主副弹簧的四元件并联结构，第一并联元件由主弹簧(1)构成，第二并联元件由副弹簧(2)和惯容器(4)构成，第三并联元件由非对称往复阻尼阻尼器(3)构成。

本发明的一种基于非对称往复阻尼的车辆ISD悬架优化设计方法，包括如下步骤：

1)种群初始化：对遗传算法的种群初始化，即设定悬架参数组数、参数优化代数、悬架参数优化范围，适应度值计算法则及惩罚数的取值规则；

2)对初始种群，即初始悬架参数组，的每一个个体进行一次测量，得到一个状态，获取对应的确定解，计算各个确定解的适应度并记录最优个体及对应的适应度值；

3)判断是否满足进化代数条件，若满足则退出，否则继续计算；

4)对种群的每个个体，即每组悬架参数，进行测量，得到一个状态及相应的确定解，并计算适应度值；

5)通过轮盘赌的方式，完成对种群中个体的选择；

6)在杂交概率为默认值的情况下，在步骤5)中选择的个体中进行随机杂交获得子代群体；

7)在变异概率为默认值的情况下，完成步骤6)获得子代个体的变异；

8)记录子代最优个体和对应的适应度值；

9)迭代次数+1，进入结束条件判断，若满足进化代数则退出，否则返回步骤4)；

10)完成上述优化后，再基于优化结果在其他路面输入下进一步验证悬架的优越性能。

进一步，所述适应度值的计算规则步骤如下：