汽车系统半主动减振器的仿真设计
摘要：本文阐述了卡车半主动悬架的设计与使用。半主动悬架设计的主要目的是为了减小路面影响。通过仿真和参数优化设计了半主动减振器的反馈控制规则。通过仿真试验预测的效果在实车上得到了验证。一辆是卡车试验台，一辆是半拖车拖拉机。仿真实验和实际测量值表明半主动阻尼是实现高路面适应性车辆的一个重要思路。
关键词：半主动悬架半主动阻尼卡车悬架路面破坏路面保护车辆
介绍：
电子控制的汽车悬架，尤其是主动与半主动阻尼器的研究已经开展了很长时间了。主动悬架的主要目的就是提高车辆行驶的舒适性。然而，却忽略了汽车悬架的其他工作情况指标，比如，轮胎－路面动载荷、轮胎－桥和轮胎－土壤等其他工况下的动载荷。
路面网络的维护工作对路面主管机构是一项费用很高的工作。而且，受损路面会对车辆和路面自身造成损伤。每个欧洲国家花数十亿欧元修理维护公路系统，维修费用占全部公路费用的40％～80％，约占国民生产总值的0.4％。
尽管我们尚未对路面损伤的机制有清楚的了解。但有一点我们可以证实，即路面损伤很大程度上由重型车辆交通所致，当然还有一些其他的影响因素，如路面结构、气候、环境影响等。人们研究所有这些因素对路面的影响已经多年了。车辆对路面的破坏是由轮胎与路面的作用力所致[8]。计算结果表明，一辆满载卡车对路面的破坏程度是一辆客车的10000倍。目前，国家标准只对轮胎－路面的静力作了限制。然而，最近的DIVINE和SADTS项目研究表明，轮胎－路面的动载荷部分对路面和桥梁的破坏更大。
伴随着价格低廉、功能强大的电子元件和作动器技术，人们对设计要求的提高促使了可控悬架的广泛研究。很多情况下，半主动作动器取代了全主动。半主动悬架不可能取得像全主动悬架一样的性能提高，但是，它具有实用和价格优势。
1.1 半主动阻尼：
半主动悬架因为其与主动悬架相比有很多的优点而倍受推崇，尤其是它相对于现有系统应用方便，而且能耗低。半主动系统中的一个代表就是半主动阻尼器（SAD），它可以根据一些输入信号（通常是电信号）来调节阻尼比。
半主动悬架不需要昂贵、笨重的元件，比如液压泵、储能器、液压管路和作动器等，而仅仅只需要一个可调的半主动阻尼器。这些半主动系统不能像全主动作动器一样提供相同的力规则；然而，其效果则非常接近于全主动悬架，并且能节省很大的作动能量。在许多应用中，当前的被动阻尼器很可能被半主动取代，这些可以通过可控孔口和电流变流液或磁流变流液实现。
变阻尼孔半主动阻尼器就是通过在原有被动液压阀上增加一个可变阀孔的螺旋阀，其阻尼比的变化液依赖于螺旋阀的输入电流。
研究的阻尼比连续可变的半主动阻尼器Mannesmanm Sachs CDCN 50/55。所需输入电流的变化范围为0.6A～2A。0.6A反映了最小阻尼曲线，而2A对应了最大阻尼曲线。半主动阻尼器结构拥有先进的失效安全功能：当输入电流为0时，比如外部线路断了，阻尼值自动设置为中间值。所谓的失效－安全保障特性参见图1。
由图1，很明显，半主动阻尼器有一个很有限的动作区域，最大阻尼曲线和最小阻尼曲线限定在第一和第三象限。控制单元将所需的输入力转化为可以实现的作用力，这个例在特性区域范围内并和电流值相对应。比如，实际速度所需的力大于系统可以提供的最大力，则输出力就取系统可以提供的最大力；若需要的输入力比比系统的最小输出力小，则输出最小的输出力。如果所需的力和实际速度符号相反，即需要产生能量（可以证明这种情况对半主动阻尼器是不可能的），输出力就由最小耗散能确定。
阻尼器的动态特性由几个因素确定，如液体的可压缩性、阻尼器覆盖件与支承轴的特性。而且，半主动阻尼器的动态特性取决于螺旋阀的动力学特性。
2. 开发策略：
采用两个不同的车辆进行实验证明：（1）一个是1995～1998年SADTS项目中的SKODALIA2卡车平台，见图2。（2）在1999～2000年IKA RWTH Aachen的一个带有半拖车的M.A.N拖拉机，见图3。
半主动悬架可能的实现型式通过选择的传感器和反馈规则而不同。两种卡车驱动轴都采用空气弹簧支承，从被动悬架的角度来看，这些卡车可以按照路面保护性能分类[9]，卡车驱动轴上用可控的半主动悬架取代了被动阻尼器，并且安装了相应的传感器，接着，一项重要的工作就是通过对半主动阻尼器计算机仿真和参数优化寻找和设计一种有效的控制规则，将控制方式转化为控制件，然后通过户外实验验证半主动阻尼器的优点。
2.1 设计方法：
文献6和10开发了一种先进的半主动悬架设计方法，它可以算是整车机械系统的设计方法。传统可控汽车悬架的设计方法状态是基于限定设计模型开展的，线性控制规则是基于线性模型而设计，实验参数调节取代了限定的实验证明。设计模型仅仅局限于1/4或1/2车辆模型，自由度很少，采用线性动力学模型和线性控制规则，通过采用线性二次型设计过程从主动悬架到半主动悬架，牢牢围绕最有控制方法，很少有实验验证，大多数是模型验证和控制规则的应用。
相反，先进的设计方法是基于充分利用时机设计和仿真模型开展，而且充分考虑了控制器的非线性。采用实际模型就是充分考虑了系统的非线性量和重要的自由度。尤其，在垂直方向上论文中简化的1/4车辆模型的弹簧、阻尼、轮胎刚度实际是非线性的，由简化得出了合理的控制设计，然而，这些必须在实际系统上检验。而且控制器的设计必须可以实现非线性系统线性量和非线性量的有效综合。这种先进控制方法的设计与应用描述如下：建模：组合系统（MBS）软件可以由1/4到整车建模。在同样的环境下，所有的因素都易于实现，可以根据需要实现复杂和非线性。特别是可以包含一些本质的非线性因素。
控制规则设计：由于忽略自由度和本质非线性因素对实际系统的研究至关重要，完全控制了的非线性模型已经在控制设计环境中实现，比如，通过MBS建模和控制设计界面，这种方法没有在原理上把控制设计限定于过渡简化模型；然而，由于下述原因还是要使用简化模型：1.设计方法只能局限于低序先行模型2.计算量、物理观察必须基于简化模型，尤其是在早期设计阶段。
然而，在任何阶段使用更复杂的系统对简化模型控制规则效果进行计算，而且可以使用更高级的设计。假如设计方法可行，基于仿真的设计在理论上可行。比如，在设计环中，可以通过使用仿真模型，考虑任意多的自由度。其他控制设计程序可以使用低序模型，只有少数几个自由度，而本质是非线性的，比如，作动器的特性应该保留，这是通过参数优化程序对非线性控制规则参数调节尤为重要。
证明：这种方法要求对模型系统证明，而且要对控制的卡车进行最后的测试。对卡车模型进行设计、实验和验证的主要步骤如下：
1.开发一个包含所有自由度和非线性的MBS模型
（a）证明模型的正确性
（b）根据系统特性或复合性对模型进行简化以便深入研究，包括线性化处理。
2.自动将任何所需的复杂模型数据转化为控制设计环境
3.由简化模型到高级模型完成控制器设计，根据复杂模型测量计算作用效果
4.实现多目标参数优化：基于最佳模型对控制规则和其他设计参数优化调节。
5.对硬件（行驶车辆）进行有效性测试。必须指出设计过程应该很快，因为尽量对优
化的仿真模型进行调节是可以实现的。而且MBS 方法的采用也是自可以实现
2.2 控制策略：
2.2.1 广义的地面悬架：
其中的一个目标就是通过半主动悬架地面保护性能的提高。关于控制方法的研究很多，最新研究的一种为广义地面悬架控制。
为了描述这种新的控制方法，采用了一个1/4车辆模型。广义地面悬架（EGH ）的基本思想如图4(b)所示。模型运动方程如下：
0)(0)()()(12122212120110011011=--+=+---+-+Fd z z k z
m Fd z z k z z b z z k z m （1） 上式中，1m 为非簧载质量，2m 为簧载质量，12k 为主弹簧刚度，10k 为轮胎刚度，10b 为轮胎阻尼系数，Fd 为在被动悬架基础上半主动阻尼和主动元件的作动力，210z z z 、、含义如图4所示，对于卡车的相关参数取值为：,11500,150021Kg m Kg m ==m N k /62800012=，m N k /3520000010=，10b 忽略不计。
图4(a)采用不可调的摩擦阻尼器，基本思路就是在车身与惯性系统之间、车轴和地面间插入惯性环节，图4(b)给出了一种可行的方法。由所加的地面悬架和天棚阻尼的变力就是作动力Fd ：
+----=)()(121222011z z b z b z z
b Fd △--)(0110z z k △)(1212z z k - （2） △10k 和△12k 是忽略刚度变化影响而添加的环节，这对全主动悬架尤为重要。最后的变量包含了全状态反馈的所有环节，除了一些绝对位移量210z z z 、、，最后的方程中，所有环节的量是可以测量的或由其他量得出。
整个速度阻尼参数在初始研究中都认为是常数。因为阻尼特性是非线性的，所以采用非线性广义地面悬架，增益取决于状态。半主动阻尼器的非线性（图1所示），尤其是不均匀性，必须把控制规则参数的设计考虑在内。因此，非线性的EGH 介绍了基于等式(2)EGH 控制规则和由状态值决定的增益，而且取得了很好的效果，祥见参考文献【6】、【10】。
在上述基于1/4车辆模型的EGH 控制原理对一个或多个车辆的控制如下。每一侧都处理为1/4车辆模型，采用EGH 控制。这种简化由线性最优控制研究获得。这种研究测出了轴和轴侧耦合增益，这些量比1/4模型中的小。
2.2.2 多目标参数优化：
采用多目标参数优化方法确定EGH 控制器参数。多目标参数优化允许在不同的效果标准之间获得一个令人满意的折中，尽管它们之间是冲突矛盾的，即一者的优化就意味着另一者的恶化。，差－优折中可以在参数对中找到，可以不加约束地对非线性模型使用MOPO 设计。
自由系统参数Pi ，比如控制器增益在给定的范围内变化，直到找到了最优折中。在这个过程中标准Ci （效果参数）根据其权重di 决定其重要性，最优方法就是设法使目标值ci/di 达到最小：)/)((max min *
di p Ci i p =α
在差－优选择系列中最优折中的最优值通常是一个点（取决于di点的选择），如图5所示。
2.3 开发工具：
从机械系统设计的角度来说，机械系统设计的同时必须有一个控制单元。采用作为MBS 程序的SIMPACK和作为一个设计包的MATLAB/Simulink进行仿真和控制设计计算。这些工具包通过不同的界面交互。
SIMPACK是对如公路铁路车辆、机器人和机械等动力或运动系统进行分析和是设计的工具箱，在机电设计环境和协调工程上SIMPACK和其它仿真软件的使用是相同的，保留了很多与外部界面链接的界面，如图6所示。采用多向链接设计。这些界面可以使用户采用其它CAE工具箱和SIMPACK进行MBS系统仿真。
MATLAB是一个有名的通用型数据处理软件，尤其是对控制系统分析和设计，在很多大学和研究所是一个标准的工具。Simlink述MA TLAB的一个拓展，是一套很有效的建模、分析和仿真的线性与非线性系统。在Simulink里，模型勇一个个图形模块表示，在很多应用中，不需要写程序代码。
为了把SIMPACK和MA TLAB/Simulink工具包联系起来，开发了SIMA T界面【16】。使两个工具包内的模型直接结合为一个仿真模型，以便进一步优化。
在两个项目中进行优化，在不同的地方和不同的模型上应用。三个优化工具箱根据仿真依次用于悬架控制器的设计：(i)SIMPACK的多目标优化工具MOPS（多目标参数综合）【17】。(ii)专业优化系统UFO（通过功能优化）【18】。(iii)基于MA TLAB工具箱GAOT的遗传算法【19】。
2.4 快速建模成型：
在这个项目中，综合使用相关处理的软件和硬件，即是所谓的快速建模成型方法。证明了的用SIMPACK编写的仿真模型SIMAT与MA TLAB/Simulink模型相联，这样就开发了一个控制器和信号过虑系统，在几个参数变量下，卡车的仿真模型可以优化和调整。实时工作空间工具（在Simulink上叠加而得）直接将Simulink控制器模块图转换成C代码，可以进一步编译和载入控制器硬件。控制台仪器工具可以与运行的控制器实时交互，数据采集及不重新编译下调节参数。总的开发工具建立以后，如图7所示，控制器的开发、纠错和调节周期可以大大缩短。
3. 仿真实验：
3.1 仿真模型和控制的结合：
采用两个基本的车辆仿真模型，实际的被动和可控的1/4车辆模型悬架和3D悬架模型。在驱动轴上装有可控的半主动阻尼器，模型的主要目的是研究垂直方向的动力学特性，因为垂直力在轮胎－地面作用力中起主导作用。模型包含有几个子模型：各个机械部分的复合模型、力单元模型（空气或折叠弹簧、被动阻尼、轮胎、半主动阻尼等）、路面激励模型和控制器。
尽管采用简化模型以设计和测试控制方法。空间模型一直是都是控制器最后优化和比较的参考模型。整车模型可以在复杂的SIMPACK/Simulink仿真环境下实现。MBS部分用SIMPACK建模，控制器和计算过程在MA TLAB/Simulink下实现。
EGH控制器参数可以通过在1/4车辆模型上设计，并且在整车悬架系统上得到验证。工作状况指标是动态路面－轮胎作用力的时间积分，垂直加速度均方根值根据ISO2631标准来衡量。
在试验台上用拖拉机实验时，采用两个不同的仿真环境计算协同因子。在半拖车拖拉机结合的情况下，实验描述如下：
·越过一个确定性的障碍，余弦值为0.04m高1.29m宽，速度为50km/h
·越过一个随机的路面，越过沥青路面，速度为50km/h
在控制设计过程中，实际1/4车辆模型在这些激励下，而且路面－轮胎作用力F10的综合作用效果由一下算式计算：
?=f i n a l
T dt F I 0
210 （4）
采用这个良，控制器的增益1221b b b 、、根据MOPO 优化方法，采用不同的优化工具箱决定。最初，控制增益选用常数【13】（比如，
m Ns b m Ns b m Ns b /12011,/38180,/734451221===）
，但后来在研究中根据阻尼器相对速度采用非线性状态量。
最后，将优化所得的参数用于试验台的硬件实验。
3.2 仿真结果：
四个不同的3D 车辆模型相比较，对三个被动悬架采用半主动控制：(i) 一个半拖车拖拉机，后轴的左右侧各装有一个半主动阻尼器。(ii) 装有被动悬架阻尼器的普通半拖车拖拉机 (iii) 装有最软状态半主动阻尼器的半拖车拖拉机（SAD 的比例阀常开）(iv) 最硬状态半主动阻尼器的半拖车拖拉机（SAD 的比例阀常闭）。
图9、图10和表3 说明：控制说明给出了两种仿真状态下的最佳结果。图9（上）描述了始终卡车模型下左右轮胎作用力随时间的变化。第一个峰值下大小相同：轮胎都必须收到突发性路面干扰的影响。之后，随着车轴和车架的振动，不同的悬架作用效果不同。被控的SAD （图线1）对振动衰减的效果最明显，最硬状态阻尼器的效果和被控SAD 的效果类似，而最软状态的阻尼器对振动衰减的效果最差，第二个振动的幅度甚至超过了第一个。
图9底部给出了动态路面压力因素作为路面破坏的参数：
4stat
dyn 2stat dyn F F RMS 3F F RMS 61DLSF ））（（＋））（（＋≈ （5） dyn F 作为路面－轮胎力的动态部分，stat F 作为静态部分，反映了所谓路面破坏的四力规则的最简单应用。DLSF 是一个静态值。表1列出了DLSF 的峰值及在包含各种特征峰值的柏油路上行驶的结果（图9上）。表1也给出了动态路面－轮胎作用力的标准差。
图10和表1说明，车辆在柏油路面上行驶的仿真结果也表明了可控半主动悬架与软状态、普通和硬状态下被动阻尼器作用效果的优越性。硬阻尼下轮胎力最大，对路面破坏也最大，软阻尼器在路况较好的柏油路上和SAD 有相似的路面保护性，而普通的阻尼器则是两种状态的折中，然而，其效果比半主动阻尼器差得多。
总之，柏油路面激励效果不如余弦坡作用明显，柏油路面下作用非常好。SAD 控制下作用的效果随着路面的恶化程度而明显。
4. 实验结果：
4.1 硬件实现：
硬件的实现要确保两个重要的任务：半主动阻尼器的反馈控制和用以计算控制效果数据的采集。控制器的输入由三个信号计算得到，每一个卡车单独驱动轴侧下每一个轴侧和车架的加速度名义值和半主动阻尼器并行的装在悬架上的位移传感器（比如，车辆阻尼器的相对位移），见图4（C ）。
实验值的计算还另外需要几个传感器。全桥的应变仪安装在后轴上从而调整加速度值
和路面－轮胎力。而且，卡车在测试路面上的位置由光学传感器测量，用一个磁力传感器装在车轮上测量车辆速度。
所有的信号都数字化、过虑、处理和储存。在卡车平台上，有两个Intel80C196微处理芯片控制阻尼（每一侧一个），采用一个装有数据卡的可携带式PC来采集和处理数据。拖拉机和拖车的实现采用一个DSP板，可携带式PC上装有dSPACE DS1102。软件控制台可以DSP板上直接进行参数修改，并为以后计算实现数据接收、可视化和存储。
4.2 实验说明：
仿真和优化的结果都必须经过实车实验的证明。在实验中，必须考虑几个重要因素。动态路面－轮胎力必须可靠地修正。而且必须对统计路面和特殊障碍下地路面－轮胎力进行车辆。卡车半主动悬架地动态特性非常复杂。尽管采用很好地非线性仿真模型，反馈还是必须的。必须保证实验的可重复性。一系列的实验验证保证了这一点，这对低速下的被动悬架工作状况和两种方法下轮胎－路面力的一致性进行了校核。
M.A.N.半拖车实验是在IKA RWTH Aachen测试台上完成的。路面可以按很好的统计特性量化。另外，在路上设有两个不同的路障：(i) 一个高0.009m、长0.64m的水平障碍。(ii) 余弦坡路障高0.04m、长1.29m，装有SKODA－LIAZ平台的卡车实验在飞机场上完成，这样可以保证路面具有良好的统计特性。采用哥白尼斜坡作为明显障碍。斜坡高0.08m，长5.8m，上坡和下坡长度都为2.5m。
测试路面和路障下实验证实是可重复的。，阻尼控制规则设置下运行实验必须进行多次（通常是5次）。
4.3 实验结果：
实验结果的一个例子就是图11和图12。图11表现了轮胎－路面力给拖拉机驱动轴的冲击。图12会出了DLSF标准在统计路面激励下卡车平台路面载荷。表2根据卡车车辆值给出了不同路面激励下不同阻尼特性的半主动阻尼地面保护性的对比（有利为＋，不利为－）。
实验结果表明半主动汽车悬架可以提高地面保护性。两种情况下，机电系统将路面－轮胎力降低了10～20％，对舒适性物任何幅面影响。这将会使对路面的破坏减少了70％以上或养路费提供了10％。同时这对卡车结构疲劳减少了50％。
5. 结论：
实验和仿真证明了SADT方法对对路面保护性提高的潜力。允许卡车载重超过了DIVINE。这可以带来很大的经济效益，但还需要对当前的规则进一步开发和调整。
这项研究引入了更高级的方法学，以备用于车辆机电系统。主要是基于对系统的物理观察开发了一套控制规则，基于高非线性模型使用具有代表性的激励仿真确定在完全非线性模型和实验上证明。
也可以由此进一步预测其改善结果。入彀采用更精确的半主动阻尼模型，阻尼器的力反馈控制和基于前轴的预测控制就可以实现。而且，还需要更好的路面破坏模型。
制动系统匹配设计计算 根据AA车型整车开发计划，AA车型制动系统在参考BB轿车底盘制造平台的基础上进行逆向开发设计，管路重新设计。本计算是以选配C发动机为基础。 AA车型的行车制动系统采用液压制动系统。前、后制动器分别为前通风盘式制动器和实心盘式制动器，制动踏板为吊挂式踏板，带真空助力器，制动管路为双回路对角线(X型)布置，采用ABS。驻车制动系统为机械式手动后盘式制动，采用远距离棘轮拉索操纵机构。因AA车型与参考样车BB的整车参数接近，制动系统采用了BB样车制动系统，因此，计算的目的在于校核前/后制动力、最大制动距离、制动踏板力、驻车制动手柄力及驻坡极限倾角。 设计要符合GB 12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》；GB 13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》和GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》的要求，其中的踏板力要求≤500N，驻车制动停驻角度为20％（12），驻车制动操纵手柄力≤400N。 制动系统设计的输入条件 整车基本参数见表1，零部件主要参数见表2。 表1 整车基本参数
表2 零部件主要参数制动系统设计计算 1.地面对前、后车轮的法向反作用力 地面对前、后车轮的法向反作用力如图1所示。 图1 制动工况受力简图由图1，对后轮接地点取力矩得:
式中：FZ1（N）：地面对前轮的法向反作用力；G（N）：汽车重力；b（m）：汽车质心至后轴中心线的水平距离；m（kg）：汽车质量；hg（m）：汽车质心高度；L（m）：轴距；（m/s2）：汽车减速度。 对前轮接地点取力矩，得： 式中：FZ2（N）：地面对后轮的法向反作用力；a（m）：汽车质心至前轴中心线的距离。 2.理想前后制动力分配 在附着系数为ψ的路面上，前、后车轮同步抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和等于汽车的地面附着力；并且前、后轮制动器制动力Fm1、Fm2分别等于各自的附着力，即：
传统的悬架系统的刚度和阻尼是按经验或优化设计的方法确定的，根据这些参数设计的悬架结构，在汽车行驶过程中，其性能是不变的，也是无法进行调节的，使汽车行驶平顺性和乘坐舒适性受到一定影响。故称传统的悬架系统为被动悬架系统。如果悬架系统的刚度和阻尼特性能根据汽车的行驶调节（车辆的运动状态和路面状况等）进行动态自适应调节，使悬架系统始终处于最佳减振状态，则称为主动悬架。 主动悬架系统按其是否包含动力源可以分为全主动悬架（有源主动悬架）和半主动悬架（无源主动悬架）系统两大类。 全主动悬架 全主动悬架是根据汽车的运动状态和路面状态，适时地调节悬架的刚度和阻尼，使其处于最佳减振状态。它是在被动悬架（弹性元件、减振器、导向装置）中附加一个可控作用力的装置。通常由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统4部分组成。执行机构的作用是执行控制系统的指令，一般为发生器或转矩发生器（液压缸、气缸、伺服电动机、电磁铁等）。测量系统的作用是测量系统各种状态，为控制系统提供依据，包括各种传感器。控制系统的作用是处理数据和发出各种控制指令，其核心部件是电子计算机。能源系统的作用是为以上各部分提供能量。 半主动悬架 目前，主流的半主动悬架不考虑改变悬架的刚度，而只考虑改变悬架的阻尼，因此它无动力源且只由可控的阻尼元件组成。由于半主动悬架结构简单，工作时几乎不消耗车辆动力，而且还能获得与全主动悬架相近的性能，故有较好的应用前景。 半主动悬架按阻尼级又可以分成有级式和无级式两种。 （1）有级式半主动悬架它是将悬架系统中的阻尼分为两级、三级或更多级，可由驾驶员选择或根据传感器信号自动进行选择悬架所需要的阻尼级。也就是说，可以根据路面条件（好路或坏路）和汽车的行驶状态（转弯或制动）等来调节悬架的阻尼级，使悬架适应外界环境的变化，从而可以较大幅度地提高汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。 半主动悬架中的三级阻尼可调减振器的旁路控制阀是由调节电动机来带动阀芯转动，使控制阀孔具有关闭，小开和大开3个位置，产生3个阻尼值。该减振器应用于OPEL SENTOR 和OPELGA轿车上。 （2）无级式半主动悬架它是根据汽车行驶的路面条件和行驶状态，对悬架系统的阻尼在几毫秒内有最小变到最大进行无级调节。
摘要 随着汽车工业技术的发展，人们对汽车的行驶平顺性，操纵稳定性以及乘坐舒适性和安全性的要求越来越高。汽车行驶平顺性反映了人们的乘坐舒适性，而舒适性则与悬架密切相关。因此，悬架系统的开发与设计具有很大的实际意义。 本次设计主要研究的是比亚迪F3轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计，计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度及选择出弹簧的各部分尺寸，并且通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸，最后进行了横向稳定杆的设计以及汽车平顺性能的分析。本设计在轿车前后悬架的选型中均采用独立悬架。其中前悬架采用当前家庭轿车前悬流行的麦弗逊悬架。前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减，后悬则采用半拖曳臂式独立悬架振器。这种结构的设计，有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。采用CAXA软件分别绘制前后悬架的装配图和部分主要零件图。 关键词：悬架；平顺性；弹性元件；阻尼器；
Abstract With the development of the automobile industry of motor vehicles on ride comfort, handling and stability as well as comfort and safety of the increasingly demanding, Vehicle Ride also closely related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance. The main design of the study is BYD F3 car front and rear the suspension system of choice of hardware design, calculate the suspension stiffness, static and dynamic deflection deflection. By damping and unloading of the largest absorber identified the main dimensions. Finally, the design of the horizontal stabilizer. The design of the car before and after the suspension are used in the selection of independent suspension. Suspension of them adopted before the current family sedan before hanging popular McPherson suspension, was suspended after a drag arm suspension. Before and after the suspension of the shock absorber have adopted a two-way role-Shock Absorber. The design of this structure, effectively raising theof comfort and driving stability. By CAXA software were drawn before and after the suspension of the assembly and parts plans. Key words: suspension; ride comfort; elastic element;buffer;
汽车钢板弹簧悬架设计 （１）、钢板弹簧种类 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外,还兼起导向作用,而多片弹簧片间磨擦还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便，长期以来钢板弹簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ①通多片钢板弹簧,如图1-ａ所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上，弹簧弹性特性如图2-ａ所不,呈线性特性。 变形 载荷变形 载荷变形载荷 图1 图2 ②少片变截面钢板弹簧，如图1-ｂ所不,为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-ａ。这种弹簧主要用于轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③两级变刚度复式钢板弹簧，如图１-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽车后悬架。弹性特性如图2－b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④渐变刚度钢板弹簧,如图1-d 所示,这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车后悬架。副簧放在主簧之下,副簧随汽车载荷变化逐渐起作用,弹簧特性呈非线性特性,如图2-c 所示。
多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下,根据汽车对悬架性能(频率)要求,确定弹簧刚度,求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。 3.1钢板弹簧设计的已知参数 1)弹簧负荷 通常新车设计时,根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量，得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴,车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1／４弹簧质量为非簧载质量。 2)弹簧伸直长度 根据不同车型要求,由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下,尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比,因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说,主销后倾角变化小,有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅,从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数,并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求,应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c δ。选取悬架静挠度值时,希望后悬架静挠度值2c δ小于前悬架静挠度值1c δ,并且两值最好接近,一般推荐：
基于Matlab/Simulink的汽车建模与仿真 摘要 本文所研究的是基于Matlab/Simulink的汽车防抱死刹车系统（ABS）的仿真方法，本方法是利用了Simulink所提供的模块建立了整车的动力学模型，轮胎模型，制动系统的模型和滑移率的计算模型，采用的控制方法是PID控制器，对建立的ABS的数学模型进行了仿真研究，得到了仿真的曲线，将仿真曲线与与没有安装ABS系统的制动效果进行对比。根据建立的数学模型分析，得到ABS系统可靠，能达到预期的效果。 关键词 ABS 仿真建模防抱死系统PID
Modeling and Simulation of ABS System of Automobiles Based on Matlab/Simulink Abstract A method for building a Simulator of ABS base on Matlab/Simulink is presented in this paper.The single wheel vehicle model was adopted as a research object in the paper. Mathematical models for an entire car, a bilinear tire model, a hydraulic brake model and a slip ratio calculation model were established in the Matlab/Simulink environment. The PID controller was designed. The established ABS mathematical model was simulated and researched and the simulation curves were obtained. The simulation results were compared with the results without ABS. The results show that established models were reliable and could achieve desirable brake control effects. Key words ABS; control; modeling; simulation；Anti-lock Braking System; PID
摘要 随着汽车工业技术的发展对汽车的行驶平顺性，操纵稳定性以及乘坐舒适性和安全性的要求越来越高，汽车行驶平顺性又与悬架密切相关。因此，对悬架系统的设计具有一定的实际意义。 本次设计主要研究的是比亚迪F3轿车的前、后悬架系统的硬件选择设计，计算出悬架的刚度、静挠度和动挠度。通过阻尼系数和最大卸荷力确定了减振器的主要尺寸。最后进行了横向稳定杆的设计。本设计在轿车前后悬架的选型中均采用独立悬架。其中前悬架采用当前家庭轿车前悬流行的麦弗逊悬架，后悬则采用拖曳臂式悬架。前、后悬架的减振器均采用双向作用式筒式减振器。这种结构的设计，有效的提高了乘座的舒适性和驾驶稳定性。、采用CAXA软件分别绘制前后悬架的装配图和零件图。 关键词：家庭轿车；悬架；平顺性；弹性元件
Abstract With the development of the automobile industry of motor vehicles on ride comfort, handling and stability as well as comfort and safety of the increasingly demanding, Vehicle Ride also closely related with the suspension. Therefore, the design of the suspension system has a practical significance. The main design of the study is BYD F3 car before and after the suspension system of choice of hardware design, calculate the suspension stiffness, static and dynamic deflection deflection. By damping and unloading of the largest absorber identified the main dimensions. Finally, the design of the horizontal Wending Gan. The design of the car before and after the suspension are used in the selection of independent suspension. Suspension of them adopted before the current family sedan before hanging popular McPherson suspension, was suspended after a drag arm suspension. Before and after the suspension of the shock absorber have adopted a two-way role-Shock Absorber. The design of this structure, effectively raising theof comfort and driving stability. By CAXA software were drawn before and after the suspension of the assembly and parts plans. Key words: family sedan; suspension; ride; flexible components
传统制动系统的建模及仿真优化 1.1 汽车直线制动仿真计算理论基础 汽车直线制动时，对两轮接地点分别取距（图1-1），可得地面法向反作用力为 1()g z G b zh F L += （1-1） 2()g z G a zh F L -= （1-2） 式中，j z g =，1z F 、2z F 分别为路面对前后车轮的法向作用力；G 为汽车重量；a 、b 分别为质心至前后轴的距离；j 为汽车减速度；g h 为汽车质心高度；L 为汽车的轴距。 汽车理论制动力分配关系为 1(2)2r f g Gb F F h =+ （1-3） 式中，r F 为汽车后轴制动力；f F 为汽车前轴制动力。 1.1.1 制动力分配比 制动力分配比β为 f f r F F F β=+ （1-4） 1.1.2 直线制动的最佳制动力分配 设汽车前轮刚要抱死或者汽车前、后轮同时刚要抱死的减速度为du zg dt =，则 1u G du F Gz g dt ββ== 式中，z 为制动强度。 根据汽车理论，可知前、后轴的利用附着系数为 1()f g z b zh L β?=+ （1-5） (1)1()r g z a zh L β?-=- （1-6） 前后轴的附着效率为 f f g b L E h L ?β= - （1-7）
(1)r r g a L E h L ?β=-+ （1-8） 由于后轮先抱死容易发生后轴侧滑，是一种不稳定工况，故r f ψ??≤≤，由式（1-5）和式（1-6）可以得出制动力分配比的极限关系为 min min 1g g h h a b L Iz L Iz ??β??????+-≤≤+ ? ????? （1-9） 式中，min z 为整车应达到的最小制动强度。 利用不等式（1-9），可以确定0.2()0.8?≤≤湿滑路面（干燥路面） 的极限条件下，满载工况制动力分配比的允许范围。 1.2 优化设计 1.2.1 设计变量 将制动力分配比β作为设计变量，根据车辆制动系统设计经验可以取初值为00.4x =。 1.2.2 目标函数 附着系数在制动强度（z=0.2~0.8）范围内，应尽可能接近防止车轮抱死需要的附着系数，此时地面的附着条件发挥得越充分，汽车轴间制动力分配越好。在实际设计时，可以分别在满载与空载的利用附着系数与制动强度的差值平方和前乘以相应的权值。所以，当制动强度z 在0.2~0.8范围变化时，根据汽车满载时前轴和后轴的实际附着系数，利用曲线与理想曲线间差值平方和为最小建立目标函数，即 0.8220.2min ()()()f r z F z z β??=??= -+-??∑ （6-10） 1.2.3 约束条件 由于汽车在任何载荷情况下都要满足ECE 制动法规要求，根据ECE 制动法规和GB 12676—1999《汽车制动系统 结构、性能和试验方法》，对汽车制动力分配要求如下所述。 对于?=0.2~0.8之间的各种车辆，要求制动强度为 z ≥0.1+0.85(?-0.2) 当z>0.2时，有 10.070.85f z c ?+??=- ??? 当0.3 第1章前言 车架和悬架系统是汽车设计的重要部分，因为它们的好坏直接关系到汽车各个方面（操控、性能、安全、舒适）性能。 现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架。汽车绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的，如发动机、传动系统、悬架、转向系统、驾驶室、货箱和有关操纵机构。车架是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内、外的各种载荷，所以在车辆总体设计中车架要有足够的强度和刚度，以使装在其上面的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身的变形最小，车架的刚度不足会引起振动和噪声，也使汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性及某些机件的可靠性下降。过去对车辆车架的设计与计算主要考虑静强度。当今，对车辆轻量化和降低成本的要求越来越高，于是对车架的结构形式设计有高的要求。首先要满足汽车总布置的要求。汽车在复杂多边的行驶过程中，固定在车架上的各总成和部件之间不应发生干涉。汽车在崎岖不平的道路上行驶时，车架在载荷作用下可能产生扭转变形以及在纵向平面内的弯曲变形；车架布置的离地面近一些，以使汽车重心位置降低，有利于提高汽车的行驶稳定性。[]1 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支撑力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。在进行设计时，要满足以下几点要求： a．规范合理的型式和尺寸选择，结构和布置合理。 b．保证整车良好的平顺性能。 c．工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整。 d．尽量使用通用件，以便降低制造成本。 e．在保证功能和强度的要求下，尽量减小整备质量。 f．其它有关产品技术规范和标准。[]2 目前，农用运输车不能满足“三农”市场需求，突出表现为一般产品生产能力过剩，技术水平低，质量和维修服务水平差，价格较高，而市场急需的高质量经济型产品不能满足需求。结合生产实际，在农用运输车基础上对低速载货汽车车架及悬架系统进行了设计。 汽车智能制动系统的数学建模与MATLAB仿真 摘要 本文主要以汽车制动为研究对象，通过分析车辆动力学模型、轮胎模型、制动系统模型和控制系统模型，从而获得汽车的智能制动系统的数学模型，然后在Matlab/Simulink中建立各个模型的子系统，并将他们组装成汽车的智能制动系统的Simulink仿真模型。本文中汽车智能制动系统的控制方法采用了模糊神经网络优化的PID控制，没有选用传统的逻辑门限方法。本文利用汽车智能制动系统的Simulink仿真模型，研究了在不同路面上智能制动系统对汽车制动性能的影响。 关键词：智能制动系统；Simulink仿真；控制方法；滑移率；模糊神经网络 Abstract: Key: 绪论 汽车安全系统主要分为两个方面，一是主动安全系统，另外一方面是被动安全系统。所谓主动安全，就是避免事故的发生，主动安全性的好坏决定了汽车发生事故的概率；而被动安全则是在发生事故时汽车对车内成员的保护或对被撞车辆或行人的保护，被动安全性的好坏主要决定了事故后车内成员的受伤严重程度。汽车制动系统就是汽车行驶的一个非常重要的主动安全系统，其性能的好坏对汽车的行驶安全有着重要的影响。 汽车的制动性是指汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。汽车的制动性主要由制动效能、制动效能的恒定性和制动时汽车的方向稳定性三方面来评价。汽车防抱制动系统(ABS)是一种主动安全装置，它从防止制动过程中车轮抱死的角度出发，避免车辆后轮侧滑和前轮丧失转向能力，提高车辆对地面附着能力的利用率，从而达到改善车辆制动稳定性、操纵性和缩短制动距离等目的。 目前，ABS开发模式有传统实车开发和基于计算机仿真两种。在传统ABS开发模式中，ABS 控制规律依靠大量实车道路试验，不但需要大量人力、物力、而且开发周期较长。通常确定的控制参数只适用于某一具体车型，互换性不好，开发出的ABS产品在装到其他车型上时，需要再次进行道路试验，延长了开发周期、增加了成本。但是随着计算机技术的快速发展，利用计算机仿真模拟车辆制动过程，探索控制方法，已成为可能。基于计算机仿真的ABS开发，把实车实验安排到开发最后阶段，绝大部分工作通过计算机仿真完成，缩短了开发时间， 轿车动力总成悬置系统优化设计研究 摘要 随着社会的日益进步和科学技术的不断发展，人们对汽车舒适性的要求也越来越高，良好的平顺性和低噪声是现代汽车的一个重要标志。NVH已经成为衡量汽车质量水平的重要指标之一。而动力总成是汽车最重要的振源之一。如何合理设计动力总成悬置系统能明显降低汽车动力总成和车体的振动已经成为一个重要的课题。 本课题研究的目的是在现有动力总成悬置系统的基础上，优化动力总成悬置系统参数，达到提高整车平顺性和降低噪声的目的。 对动力总成悬置系统进行优化仿真，通过比较优化前的性能可知，优化后悬置系统隔振性能明显改善。 关键词：动力总成；悬置系统；优化 Investigation on Optimization Design of Plant Mounting System of a Passenger Car Abstract With the increasing social progress and the continuous development of science and technology, people on the requirements of automotive comfort become more sophisticated and good ride comfort and low noise is an important sign of the modern automobile. NVH levels have become an important measure of vehicle quality indicator. The vehicle powertrain is one of the most important vibration source. How to design mounting system can significantly reduce the vehicle powertrain and body vibration has become an important issue. This study is aimed at existing powertrain mounting system, based on parameters optimization of powertrain mounting system, to improve vehicle ride comfort and reduce noise. On the optimization of powertrain mounting system simulation, the performance by comparing the known before the optimization, the optimized mounting system significantly improved. Key words: Powertrain;Mounting system;Optimization 制动系统建模、仿真及A B S控制器设计 目录 1. 动力学建模........................................................................................ - 0 - 2. 分段线性的轮胎模型 ....................................................................... - 0 - 3. 控制算法............................................................................................ - 1 - 4. 仿真流程及参数输入 ....................................................................... - 1 - 5. 实例分析............................................................................................ - 2 - 6. MATLAB 仿真过程.......................................................................... - 3 - 6.1.逻辑门限值控制器................................................................... - 3 - 6.2.模糊控制器............................................................................... - 7 - 6.2.1模糊控制器设计............................................................. - 7 - 6.2.2模糊控制matlab仿真过程 ............................................ - 8 - 6.3.PID控制器 ............................................................................. - 13 - 毕业设计（论文）开题报告 1 选题的背景和意义 1.1 选题的背景 在全球面临着能源和环境双重危机的严峻挑战下世界各国汽车企业都在寻求新的解决方案一一如开发新能源技术，发展新能源汽车等等然而. 新能源汽车在研发过程中已出现!群雄争霸的局面在能源领域. 有压缩天然气，液化石油气，煤炼乙醇，植物乙醇，生物乙醇，，生物柴油，甲醇，二甲醚，合成油等等新能源动力汽车在转换能源方面有燃料电池汽车氢燃料汽车纯电动汽车轮毅电机车等等。选择哪种新能源技术作为未来汽车产业发展的主要方向是摆在中国汽车行业面前的重要课题。据有关专家分析进入新世纪以来，以汽车动力电气化为主要特征的新能源电动汽车技术突飞猛进。其中油电混合动力技术逐步进入产业化锂动力电池技术取得重大突破。新能源电动汽车技术的变革为我国车用能源转型和汽车产业化振兴提供了历史机遇[1]。 作为 21 世纪最清洁的能源———电能，既是无污染又是可再生资源，因此电动汽车应运而生，随着人民生活水平和环保觉悟的提高电动汽车越来越受到广泛关注[2]。传统车辆的转向、驱动和制动都通过机械部件连接来操纵，而在电动汽车中，这些系统操纵机构中的机械部件（包括液压件）有被更紧凑、反应更敏捷的电子控制元件系统所取代的趋势。加上四轮能实现± 90°偏转的四轮转向技术，车辆可实现任意角度的平移，绕任意指定转向点转向以及进行原地旋转。线控和四轮转向的有机结合，是当今汽车新技术领域的一大亮点，其突出特点就是操纵灵活和行驶稳定[3]。轮毂电机驱动电动车以其节能环保高效的特点顺应了当今时代的潮流，全方位移动车辆是解决日益突出的城市停车难问题的重要技术途径，因此，全方位移动的线控转向轮毂电机驱动电动车是未来先进车辆发展的主流方向之一。全方位移动车辆可实现常规行驶、沿任意方向的平移、绕任意设定点、零半径原地转向等转向功能[4]。 1.2 国内外研究现状及发展趋势 电动汽车的出现得益于19世纪末电池技术和电机技术的发展较内燃机成熟，而此时石油的运用还没有普及，电动车辆最早出现在英国，1834年Thomas Davenport 在布兰顿演示了采用不可充电的玻璃封装蓄电池的蓄电池车，此车的出现比世界上第一部内燃机型的汽车(1885年)早了半个世纪。1873年英国人Robert Davidson制造的一辆三轮车，它由一块铁锌电池向电机提供电力，这被认为是电动汽车的诞生，这也比第一部内燃机型的汽车早出现了13年。到了1881年，法国人Gustave Trouve 使用铅酸电池制造了第一辆能反复充电的电动汽车。此后三四十年间，电动汽车在当时的汽车发展中占据着重要位置，据统计，到1890年在全世界4200辆汽车中，有 汽车设计悬架系统 目录第一章悬架的结构形式的选择 第一节悬架的构成和类型--------------------- 第二节独立悬架结构形式分析 第三节前后悬架的选择 第二章悬架主要参数的选择 第一节悬架性能参数的选择 第二节悬架的自振频率 第三节侧倾角刚度 第四节悬架的静动挠度的选择 第三章弹性元件的设计分析及计算 第一节前悬架弹簧 第二节后悬架弹簧 第四章独立悬架导向机构的设计分析及计算第一节导向机构设计要求 第二节麦弗逊独立悬架示意图 第三节导向机构受力分析 第四节横臂轴线布置方式 第五节导向机构的布置参数 第五章减震器的设计分析及计算 第一节 第一章悬架的结构形式的选择 1.1悬架的构成和类型 1.1.1构成 （1）弹性元件 具有传递垂直力和缓和冲击的作用。常见的弹性元件有：钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧等。 （2）导向装置 其作用是传递除弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。常见的导向装置 有：斜置单臂式、单横臂式、双横臂式、双纵臂式、麦弗逊式等。 （3）减震器 具有衰减振动的作用。常见的减震器有：简式减震器、充气式减震器、阻力可调式减震器等。 （4）缓冲块 其作用是减轻车轴对车架的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。 （5）横向稳定器 其作用是减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。 1.1.2 类型 悬架可分为非独立悬架和独立悬架。 （1）非独立悬架 非独立悬架的特点是：左、右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架连接。 优点是：结构简单、制造容易、维修方便、工作可靠 缺点是：①由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够的长度（特别是前悬架），使之刚度较大，所以汽车平顺性较差。 ②簧下质量较大。 ③在不平路面上行驶时，左、右车轮相互影响，并使车轴和车身倾斜。 ④当两侧车轮不同步跳动，车轮会左、右摇摆，使前轮容易产生摆振。 ⑤前轮跳动时，悬架易与转向传动机构产生运动干涉。 ⑥汽车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向特性。 ⑦车轴上方要求有与弹簧行程相适应的空间。 然而由于非独立悬架结构简单、易于维护以及可以使用多种类型的弹性元件等优点，非独立悬架多用于载货汽车和大客车的前、后悬架。 （2）独立悬架 独立悬架的特点是：左、右车轮通过各自的悬架与车架连接。 优点是：①簧下质量小。 ②悬架占用的空间小 ③弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低，改善了汽车行驶的平顺性。 ④由于采用了断开式车轴，所以能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，改善了汽车行驶的稳定性。 ⑤左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和振动，同时在好的路面上能获得良好的地面附着能力。 缺点是：结构复杂、成本较高、维修困难 汽车悬架--独立悬架导向机构的设计 第五节独立悬架导向机构的设计 一、设计要求 对前轮独立悬架导向机构的要求是： 1)悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过±4．Omm，轮距变化大会引起轮胎早期磨损。 2)悬架上载荷变化时，前轮定位参数要有合理的变化特性，车轮不应产生纵向加速度。 3)汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小。在0．4g侧向加速度作用下，车身侧倾角不大于6°～7°，并使车轮与车身的倾斜同向，以增强不足转向效应。 4)汽车制动时，应使车身有抗前俯作用；加速时，有抗后仰作用。 对后轮独止：悬架导向机构的要求是： 1)悬架上的载荷变化时，轮距无显著变化。 2)汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小，并使车轮与车身的倾斜反向，以减小过多转向效应。 此外，导向机构还应有够强度，并可靠地传递除垂直力以外的各种力和力矩。 目前，汽车上广泛采用上、下臂不等长的双横臂式独立悬架(主要用于前悬架)和滑柱摆臂(麦弗逊)式独立悬架。下面以这两种悬架为例，分别讨论独立悬架导向机构参数的选择方法，分析导向机构参数对前轮定位参数和轮距的影响。 二、导向机构的布置参数 1．侧倾中心 双横臂式独立悬架的侧倾中心由如图6—24所示方式得出。将横臂内外转动点的连线延长，以便得到极点P，并同时获得P点的高度。将P点与车轮接地点N连接，即可在汽车轴线上获得侧倾中心W。当横臂相互平行时(图6—25)，P点位于无穷远处。作出与其平行的通过N点的平行线，同样可获得侧倾中心W。 双横臂式独立悬架的侧倾中心的高度hw通过下式计算得出 滑柱摆臂式独立悬架的侧倾中心由如图6—26所示方式得出。从悬架与车身的固定连接点E 作活塞杆运动方向的垂直线并将下横臂线延长。两条线的交点即为P点。 滑柱摆臂式悬架的弹簧减振器柱EG布置得越垂直，下横臂GD布置得越接近水平，则侧倾小心W就越接近地面，从而使得在车轮上跳时车轮外倾角的变化很不理想。如加长下横臂，则可改善运动学特性。 麦弗逊式独立悬架侧倾中心的高度hw可通过下式计算 式中 2．侧倾中心 在独立悬架中，前后侧倾中心连线称为侧倾轴线。侧倾轴线应大致与地面平行，且尽可能离地面高些。平行是为了使得在曲线行驶时前、后轴上的轮荷变化接近相等，从而保证中 目录 1. 动力学建模....................................................................................... - 1 - 2. 分段线性的轮胎模型 ...................................................................... - 1 - 3. 控制算法........................................................................................... - 2 - 4. 仿真流程及参数输入 ...................................................................... - 2 - 5. 实例分析........................................................................................... - 3 - 6. MATLAB 仿真过程......................................................................... - 3 - 6.1.逻辑门限值控制器 ................................................................... - 3 - 6.2.模糊控制器 ............................................................................... - 7 - 6.2.1模糊控制器设计 .............................................................. - 7 - 6.2.2模糊控制matlab仿真过程 ............................................. - 8 - 6.3.PID控制器.............................................................................. - 12 - 基于MAT LAB 的汽车制动系统 3 设计与分析软件开发 孙益民(上汽汽车工程研究院 【摘要】根据整车制动系统开发需要, 利用MAT LAB 平台开发了汽车制动系统的设计和性能仿真软件。 该软件用户界面和模块化设计方法可有效缩短开发时间, 提高设计效率。并以上汽赛宝车为例, 对该软件的可行性进行了验证。 【主题词】制动系汽车设计 统分成两个小闭环系统, 使设计人员更加容易把 1引言 制动性能是衡量汽车主动安全性的主要指标。如何在较短的开发周期内设计性能良好的制动系统一直是各汽车公司争相解决的课题。 本文拟根据公司产品开发工作需要, 利用现有MA T LAB 软件平台, 建立一套面向设计工程师, 易于调试的制动开发系统, 实现良好的人机互动, 以提高设计效率、缩短产品开发周期。 握各参数对整体性能的影响, 使调试更具针对性。 其具体实施过程如图1所示。 3软件开发 与图1所示的制动系统方案设计流程对应, 软件开发也按照整车参数输入、预演及主要参数确定, 其他参数确定和生成方案报告4个步骤实现。3. 1车辆参数输入 根据整车产品的定位、配置及总布置方案得出空载和满载两种条件下的整车质量、前后轴荷分配、质心高度, 轮胎规格及额定最高车速。以便获取理想的前后轴制动力分配及应急制动所需面临的极限工况。 3. 2预演及主要参数确定 在获取车辆参数后, 设计人员需根据整车参数进行制动系的设计, 软件利用MAT LAB 的G U I 工具箱建立如图2所示调试界面。左侧为各主要参数, 右侧为4组制动效能仿真曲线, 从曲线可以查看给定主要参数下的制动力分配、同步附着系数、管路压力分配、路面附着系数利用率随路况的变化曲线, 及利用附着系数与国标和法规的符合现制动器选型、性能尺寸调节, 查看液压比例阀、感载比例阀、射线阀等多种调压工况的制动效能, 并通过观察了 2汽车制动系统方案设计流程的优化 从整车开发角度, 制动系统的开发流程主要包括系统方案设计、产品开发和试验验证三大环节。制动系统的方案设计主要包含结构选型、参数选择、性能仿真与评估, 方案确定4个环节。以前, 制动系统设计软件都是在完成整个流程后, 根据仿真结果对初始设计参数修正。因此, 设计人员往往要反复多次方可获得良好的设计效果, 而且, 在调试过程中, 一些参数在特定情况下的相互影响不易在调试中发现, 调试的尺度很难把握。 本文将整车设计流程划分为两个阶段:主要参数的预演和确定、其他参数的预演和参数确定。即根据模块化设计思想, 将原来一个闭环设计系 收稿日期:2004-12-27 3本文为上海市汽车工程学会2004年(第11届学术年会优秀论文。车辆工程毕业设计86低速载货汽车车架及悬架系统
汽车智能制动系统的数学建模与MATLAB仿真综述
汽车悬架系统设计毕业设计和分析
制动系统建模、仿真及ABS控制器设计word版本
制动系统设计开题报告
汽车设计悬架系统
独立悬架导向机构的设计
制动系统建模、仿真及ABS控制器设计
基于MATLAB的汽车制动系统设计与分析软件开发.
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