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《基于相对坐标建模的悬架参数D最优试验设计-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第39卷第2期西南师范大学学报(自然科学版)2014年2月Vol.39No.2JournalofSouthwestChinaNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Feb.2014文章编号:10005471(2014)2008706基于相对坐标建模的悬架参数D最优试验设计①陈宝1,2,汤爱华3,征小梅11.重庆理工大学重庆汽车学院,重庆400054;2.西南交通大学机械工程学院,成都610031;3.四川理工学院机械工程学院,四川自贡643000摘要:为了使人体乘坐舒适性评价指标获得
2、更优值,使用实际车型的主要特性参数并基于相对坐标建立悬架及整车多体模型;参照平顺性道路试验标准,以悬架的弹簧刚度和减振器阻尼系数共四个主要参数作为优化对象,以基于“416A”设计之X表的近似D最优试验设计为方法,进行4因素水平16组不同组合的行驶平顺性仿真,建立二次回归方程并依据相应因素编码公式得出最佳参数匹配组合,通过优化前后的平顺性评价指标对比验证,发现人体主观感受有所提高,其中的驾驶员座椅处垂向加速度功率谱值降低了47.2%,说明该试验优化法在改善人体乘坐舒适性方面作用明显.关键词:相对坐标;平顺性;D最优试验设计
3、;悬架参数;垂向加速度中图分类号:U461.6文献标志码:A现代车辆行驶时,人们不仅关注其动力性、燃油经济性以及操纵稳定性,还特别密切关注影响人体乘坐舒适的行驶平顺性;悬架系统参数是影响平顺性的主要因素,传统研究方法是通过整车换装多个不同悬架刚度和阻尼组合的悬架系统总成,进行实车道路试验的主客观评价来确定悬架参数的最终匹配,但这种方法存在成本高、周期长等问题.有关文献也通过建立简化力学模型,进行理论计算得到有关性能指标参数来评价并确定合理匹配参数,但由于模型的过度简化以及无具体优化方法做为支撑,导致此类研究方法[1-2]
4、不能较好指导工程实际.近年来,又出现了单独对前悬架或后悬架参数进行结构或参数优化的文献,[3-4]这对平顺性仿真研究有一定促进作用,但仍有明显局限性,即通过结构参数优化可行性不高.后来在部分文献中个别学者将前、后悬架放在一起进行了研究,但存在仿真试验次数多或在线仿真时间较长等[5-6]问题.本文采用递推动力学相对坐标法建立悬架及整车多体模型,使用近似D最优试验设计法进行4因素16组不同组合的关于悬架参数优化的平顺性指标评价,论证递推动力学相对坐标法所建立模型的优越性,即能实现离线时间积分和缩短仿真时间,并在车辆前后悬架参
5、数联合匹配中实现了近似D最优试验设计法的具体应用,最终说明本文提出的建模理论和试验优化方法对推动车辆性能虚拟验证有较大的指导意义.1基于相对坐标的悬架及整车模型建立1.1相对坐标法建模原理[7-8]针对某一闭环多体系统的自由度数量(DOFsystem)以及系统一阶状态数量(FOSsystem)有如下的等式:DOFsystem=DOFjoint-constraint(1)FOSsystem=2DOFjoint+constraint(2)①收稿日期:20110605基金项目:重庆市教委科学技术研究项目(KJ130817);重
6、庆市基础与前沿研究计划项目(cstc2013jcyjA6005);四川理工学院项目(2010XJKRL013).作者简介:陈宝(1974),男,山西大同人,重庆理工大学讲师,西南交通大学在读博士,主要从事汽车动力学及结构仿真方面的研究.第2期陈宝,等:基于相对坐标建模的悬架参数D最优试验设计89其中的DOFjoint是系统自由度数、2DOFjoint指的是常微分方程数(系统自由度数的2倍),constraint指的是系统约束数,或称为代数方程数.例如一个单摆系统,利用相对坐标法或绝对坐标(笛卡尔广义坐标系)法所建模型系统
7、的总自由度(DOFsystem)数目都是1,但利用相对坐标法只需要2个一阶方程(针对1个相对坐标的二阶方程被转化为2个一阶微分方程)就可以对实际系统进行完全描述和求解,而对于使用绝对坐标法则需要17个一阶方程(6个坐标各自的二阶方程被转化为12个一阶微分方程,再加上5个约束的一阶代数方程)来描述.所以,采用相对坐标法建模,并使用不需对质量矩阵求逆的递推方式进行方程推导,相对于采用绝对坐标法建模形成的动力学方程组数目少很多,因而求解非常快速.当模型的零件越多,自由度越大时,这种建模方法所带来的优势就越明显.本文开展研究的模
8、型是有约束的闭环系统,其中的悬架模型(麦弗逊)与整车模型的方程数分别为:FOSsystem=2DOFjoint+constraint=2×9+6=24FOSsystem=2DOFjoint+constraint=2×55+25=135其中的9和6、55和25分别是悬架与整车模型的系统自由度数和系统约束数;这两组数值均
