大客车空气悬架多体动力学及模态分析

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1、分类号:U27;U4610710-2012122010硕士学位论文大客车空气悬架多体动力学及模态分析王东元导师姓名职称刘晶郁教授申请学位级别工学硕士学科专业名称车辆工程论文提交日期2015年5月6日论文答辩日期2015年6月16日学位授予单位长安大学Multi-bodyDynamicsandModalAnalysisofBuswithAirSuspensionAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangDongyuanSupervisor：Prof.LiuJin

2、gyuChang’anUniversity,Xi’an,China摘要论文提出一种基于GRSM优化算法的空气弹簧刚度特性优化方法，求解出刚度优化前后悬架系统的固有频率和振幅，分析前、后悬架的横向角振动和纵向角振动，并对悬架系统导向杆件进行DOE分析和优化。为研究空气悬架的力学性能和振动特性，论文使用MotionView软件从实际工程的角度建立某空气悬架大客车动力学模型，使用HyperMesh建立悬架系统模态分析模型，通过稳态回转试验验证了该模型的有效性；对仿真模型加载稳态回转试验、转向盘转角阶跃试验、最大加速度试验和

3、紧急制动试验四种典型工况，分析空气弹簧的安装高度和受力变化，为减小空气弹簧最大受力，对前悬架空气弹簧的刚度进行优化，优化后的空气弹簧刚度特性曲线下移，具有较低的非线性刚度特性，分析结果显示优化后的空气弹簧的安装高度和最大受力均在设计要求范围内，保证了悬架系统的安全性。调用动力学模型参数，建立悬架系统有限元分析模型。对前、后悬架进行模态分析，计算出优化后的前悬架前6阶固有频率为2.015Hz-14.631Hz，后悬架前6阶固有频率为1.137Hz-5.414Hz，并观察各阶主振型和振幅，结果显示，优化后的悬架系统不会出

4、现“剪切”、“点头”和共振现象，横向角振动和纵向角振动均有小幅度减小，且避开了车身前6阶固有频率。使用HyperStudy软件对导向杆件在不同车轮载荷工况下进行力学性能及DOE分析，分析了各个杆件坐标位置对杆件最大受力的灵敏度，选择对灵敏度影响较大的变量进行基于GRSM算法的优化分析，优化结果显示，优化后的导向杆件的受力均有小幅波动，导向杆件受力更加均衡，布置更加合理，为悬架系统的开发提供优化方法和技术支持。关键词：空气悬架，模态分析，固有频率，灵敏度，GRSM。IAbstractThepaperputsforwar

5、dakindofoptimizationmethodofairspringstiffnesscharacteristicsbasedonGRSMoptimizationalgorithm,solvingthenaturalfrequencyandamplitudeoffrontandrearsuspensionsystembeforeandafterstiffnessisoptimized,analyzingtraverseangularvibrationandlongitudinalangularvibration

6、offrontandrearsuspension,andDOEanalysisandoptimizationofguidebarofthesuspensionsystemiscarriedout.Tostudythemechanicalpropertiesandthevibrationcharacteristicoftheairsuspension,thepaperestablishesthedynamicmodelofanairsuspensionbusintheaspectofpracticalengineeri

7、ng,andmodalanalysismodelofsuspensionsystemisestablishedbyHyperMesh,andtheeffectivenessofthemodelisverifiedbythesteadystateturningtest.Fourkindsoftypicalworkingconditionsuchassteadystatecorneringtest,steeringwheelanglesteptest,themaximumaccelerationtestandemerge

8、ncybrakeexperimentareloadedonthesimulationmodeltoensurethatthesuspensionsystemcanworksafetybycheckingtheinstallationheightsandstressesoftheairsprings,toreducethemaximumstres