减振器动力学模型

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摩托车用液压阻尼减震器设计及建模

摩托车用液压阻尼减震器设计及建模

江苏科技大学本科毕业设计(论文)二零一四年六月江苏科技大学本科毕业论文摩托车用液压阻尼减震器设计及建模Motorcycle shock absorber with hydraulic damping designand modeling摘要作为车辆悬架结构当中的重要阻尼部件之一,减震器为人们在驾乘摩托车的过程当中,吸收道路不平度产生的震动能量,对保障安全、舒适性起了重大作用。

它是有别于采用充气式轮胎来减缓行车颠簸的另一种装置。

能否合理设计其结构参数,使之能够得到预想的性能将会直接影响到车辆行驶的平稳性以及驾乘人员的舒适性与安全性。

随着汽车产业的兴起与高速公路的迅猛发展,人们对行车的安稳性也提出了更高的要求,各国对减震器质量与种类的研制开发工作投入了更大的力量和资金。

发展到今天,减震器结构复杂,形式多样。

根据其工作介质可以分成如下几类:弹簧式减震器、气簧式减震器、气液组合式减震器、充气式减震器以及液压阻尼式减震器等。

由于液压阻尼式减震器结构简单,加工制造成本低廉,被广泛运用于汽车摩托车以及其他机械产品的生产制造当中。

本文还要运用软件对设计的减震器进行三维建模,模拟其装配过程。

现如今,被广泛运用的三维软件有很多,比如3DMAX,RHINO,MAYA,CATIA,UG,CAD等。

其中,3DMAX可用于平面设计及动画;而MAYA则比较高级,常用来制作电影特效和动画制作;UG则被广泛应用于汽车制造行业。

此次项目将采用Pro/E对减震器进行三维建模并仿真装配。

关键词:摩托车;减震器;液压阻尼;设计参数;三维建模AbstractVibration energy as one among the important vehicle suspension structure damping components , shock absorbers for people to ride a motorcycle in the process, absorb road roughness generated , and to ensure the safety , comfort plays a major role. It is different from the use of inflatable tires to slow down the bumpy road of another device . Can rational design of its structural parameters , so that it can achieve the anticipated performance will directly affect the comfort and security as well as stability of the vehicle 's occupants .With the rapid development of the automotive industry and the rise of the highway , driving people to the calm is also put forward higher requirements, the quality and type of shock absorber States research and development work into a greater power and money. Development today , shock absorbers complex forms. According to its working medium can be divided into the following categories: spring shock absorbers, gas springs shock absorbers, gas-liquid modular shock absorbers, gas-filled shock absorbers and hydraulic damping shock absorbers and so on. Because of the simple structure of the hydraulic shock absorber damping , low manufacturing costs , is widely used in car and motorcycle manufacturing , and other mechanical products which .In this paper, but also to use software designed shock absorbers for three-dimensional modeling to simulate the assembly process . Now, are widely used three-dimensional software there are many, such as 3DMAX, RHINO, MAYA, CATIA, UG, CAD and so on. Which , 3DMAX can be used for graphic design and animation ; while MAYA is more advanced , used to make a movie special effects and animation ; UG were widely used in the automobile manufacturing industry . The project will use Pro / E for three-dimensional modeling and simulation of the shock absorber assembly.Keywords: motorcycle; shock absorber; hydraulic damping; design parameters; dimensional modeling目录第一章绪论 (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3减震器设计的未来发展趋势展望 (2)1.4研究的主要内容及方法 (3)第二章减震器数学模型的建立 (5)2.1摩托车减震器的工作原理 (5)2.2减震器的振动模型 (6)2.3减震器示功图分析 (8)2.4实测示功图分析 (8)第三章液压减震器的结构设计 (11)3.1减震器的主要零件结构参数 (11)3.1.1工作缸径D (11)3.1.2 (11)3.1.3减震器基长L (12)3.1.4工作行程S (12)3.2摩托车减震器主要零件的结构设计 (13)3.2.1弹簧的结构尺寸设计计算 (13)3.2.2减震弹簧按实际工作状态绘图的优点 (17)3.2.3减震器减震杆 (17)3.2.4活塞环 (18)3.2.5 贮油筒设计 (22)3.2.6导向套设计 (23)3.2.7 油封 (23)第四章减震器的三维建模与装配仿真 (26)4.1减震器各零件的三维图绘制 (26)4.2摩托车减震器的装配模拟 (32)总结 (36)致谢 (37)参考文献 (38)第一章绪论1.1 选题的目的和意义作为车辆悬架结构当中的重要阻尼部件之一,减震器为人们在驾乘摩托车的过程当中,吸收道路不平度产生的震动能量,对保障安全、舒适性起了重大作用。

汽车悬架系统动力学模型的研究

汽车悬架系统动力学模型的研究

1 绪论随着社会的发展和文明的进步,汽车作为一种交通工具,已成为人们出行的主要选择,汽车乘坐的安全性、舒适性已成为世人关注的焦点。

汽车作为高速客运载体,其运行品质的好坏直接影响到人的生命安全,因此,与乘坐安全性、舒适性密切相关的轿车动力学性能的研究就显得非常重要。

悬架系统汽车的一个重要组成部分,它连接车身与车轮,主要由弹簧、减震器和导向机构三部分组成。

它能缓冲和吸收来自车轮的振动,传递车轮与地面的驱动力与制动力,还能在汽车转向时承受来自车身的侧倾力,在汽车启动和制动时抑制车身的俯仰和点头。

悬架系统是提高车辆平顺性和操作稳定性、减少动载荷引起零部件损坏的关键。

一个好的悬架系统不仅要能改善汽车的舒适性,同时也要保证汽车行驶的安全性,而提高汽车的舒适性必须限制汽车车身的加速度,这就需要悬架有足够的变形吸收来自路面的作用力。

然而为了保证汽车的安全性,悬架的变形必须限定在一个很小的范围内,为了改善悬架性能必须协调舒适性和操作稳定性之间的矛盾,而这个矛盾只有采用这折衷的控制策略才能合理的解决。

因此,研究汽车振动、设计新型汽车悬架系统、将振动控制在最低水平是提高现代汽车性能的重要措施[1][2]。

1.1 车辆悬架系统的分类及发展按工作原理不同,悬架可分为被动悬架(Passive Suspension)、半主动悬架(Semi-Active Suspension)和主动悬架(Active Suspension)三种,如图1.1所示[3]。

(a)被动悬架 (b)全主动悬架 (c)半主动悬架图 1.1 悬架的分类图1.1中Mu为非簧载质,Ms为簧载质量,Ks为悬架刚度,Kt为轮胎刚度;C1为被动悬架阻尼,C2为半主动悬架可变阻尼,F为主动悬架作动力。

目前我国车辆主要还是采用被动悬架(Passive Suspension)。

其两自由度系统模型如图1.1(a)所示。

传统的被动悬架一般由参数固定的弹簧和减振器组成,其弹簧的弹性特性和减振器的阻尼特性不能随着车辆运行工况的变化而进行调节,而且各元件在工作时不消耗外界能源,故称为被动悬架。

高速列车抗蛇行减振器的简化物理参数模型

高速列车抗蛇行减振器的简化物理参数模型

高速列车抗蛇行减振器的简化物理参数模型抗蛇行减振器是高速列车最重要的液压减振元件,其动态特性对车辆的蛇行运动稳定性、运行平稳性和安全性起着非常重要的影响作用。

高速铁路由于轨道不平顺幅值低减振器的工作位移较小,加之列车运行速度的提高导致减振器的工作频率上移,在小位移和高频激扰下减振器表现出来的动态特性与静态特性大相径庭[1]。

减振器内部阀结构,油液中空气溶解率,活塞与内套筒等位置的油液泄漏,减振器端部橡胶接头等都将影响减振器的动态特性[2],导致响应相位和活塞杆作用力的变化。

在进行高速列车系统动力学仿真时,如果不认真考虑这些因素,势必会产生较大的设计误差,导致不良的后果[3-5]。

治疗前西医治疗组、中西医联合治疗组症状积分水平、生存质量水平相近,P>0.05;治疗后中西医联合治疗组症状积分水平、生存质量水平变化幅度更大,P<0.05。

如表2。

根据建模原理的不同,液压减振器模型大致可以分为物理参数模型、等效参数模型和非参数化模型[6]。

物理参数模型需对减振器内部结构、阀体、油液等进行详细的描述,并根据其工作原理建立压力流量方程,由于这些参数都具有明确的物理意义,因此该模型主要用于减振器本身的开发设计[7-10]。

该建模方法复杂,所需参数较多,计算效率非常低下,不适合用来进行大量的车辆动力学仿真。

等效参数模型将减振器抽象为一些具有某种力学特性的典型物理元件,如阻尼元件、弹性元件、摩擦元件等的组合系统[11-14],由于参数较少、计算速度快,适于进行车辆动力学仿真。

Maxwell模型就是车辆动力学仿真软件经常使用的等效参数模型,但该模型对减振器频变特性和幅变特性的描述过于粗糙,与实际减振器动态特性的差异较大。

非参数化模型则是基于试验数据分析的一类黑箱模型,包括恢复力曲面方法[15]、神经网络方法[16]等,该方法需要大量的测试数据,往往只能在有限的试验条件下描述减振器阻尼特性。

综上所述,减振器物理参数模型由于计算效率极低不适合用于车辆动力学仿真,而等效参数模型和非参数化模型又不能很好地反映减振器的频变和幅变特性,计算精度不能得到保证。

汽车底盘悬架系统的动力学建模与优化设计

汽车底盘悬架系统的动力学建模与优化设计

汽车底盘悬架系统的动力学建模与优化设计作为汽车底盘中重要的一部分,悬架系统承担着车身支撑以及减震的重要功能。

一个优秀的悬架系统可以提供良好的操控性和驾驶舒适性,对汽车的性能和安全性有着至关重要的影响。

本文将探讨汽车底盘悬架系统的动力学建模与优化设计,旨在提升汽车悬架系统的性能。

一、悬架系统动力学建模悬架系统的动力学建模是优化设计的基础。

动力学建模的目的是描述悬架系统在不同工况下的运动规律和力学特性。

常用的悬架系统动力学模型包括质点模型、弹簧-阻尼-质量模型以及多体动力学模型等。

质点模型是最简单的悬架系统动力学模型,它基于质点运动学和动力学原理来描述悬架系统的运动规律。

质点模型可以用来分析悬架系统的振动特性和悬架与车身的相对运动。

弹簧-阻尼-质量模型是一种常用的悬架系统动力学模型,它把悬架系统看作是由弹簧、减震器和质量单元组成的动力学系统。

这种模型能够更加准确地描述悬架系统的力学特性,包括悬架系统的减震性能和下垂量等。

多体动力学模型是最复杂的悬架系统动力学模型,它考虑了悬架系统的多个部件之间的相互作用。

多体动力学模型可以有效地预测悬架系统在复杂路况下的运动规律和力学响应。

二、悬架系统优化设计基于悬架系统的动力学模型,可以进行悬架系统的优化设计。

悬架系统的优化设计旨在提升汽车的操控性、驾驶舒适性和安全性。

1. 悬架系统刚度与减震器调校悬架系统刚度对汽车的操控性和驾驶舒适性有着重要的影响。

较高的悬架系统刚度可以提高车辆的操控性能,但对驾驶舒适性会产生不利影响。

因此,在悬架系统的优化设计中,需要根据车辆的使用环境和性能要求来选择合适的悬架系统刚度。

减震器是悬架系统中起到减震功能的重要部件。

通过对减震器的调校,可以改善车辆在不同路况下的驾驶舒适性和操控性能。

减震器调校需要考虑悬架系统的刚度、减震器特性以及车辆的动力学特性等因素。

2. 悬架系统动态特性与操控性优化悬架系统的动态特性对车辆的操控性能有着重要的影响。

高速列车车辆动力学模型分析

高速列车车辆动力学模型分析

高速列车车辆动力学模型分析高速列车作为现代铁路运输的主要形式之一,其运行速度快、效率高,受到了人们的广泛关注。

但是,在高速列车的设计和运行中,需要考虑诸多因素。

其中,车辆动力学模型是其中一个重要的方面。

车辆动力学模型是指对车辆在不同速度和工况下的运动特性进行研究和分析的理论模型。

通过车辆动力学模型,可以更好地掌握车辆的运行规律,为车辆的设计、运行和维护提供可靠的理论依据。

在高速列车的车辆动力学模型分析中,可以考虑以下几个方面。

一、车辆运动方程车辆运动方程是车辆动力学模型的核心内容之一。

其基本思想是在考虑到车辆运动和外界因素的影响下,建立车辆位置、速度和加速度之间的关系。

车辆运动方程的具体形式可以采用牛顿第二定律,即F=ma。

其中,F为作用在车辆上的合力,m为车辆质量,a为车辆加速度。

在高速列车的车辆动力学模型中,需要考虑多种因素对车辆运动方程的影响。

例如,列车曲线通过半径、曲率、超高等参数的影响,车桥耦合效应对车辆运动的影响,以及车辆轮对与轨道之间的摩擦力等因素。

二、车辆减震系统高速列车行驶时,车辆在轨道中遇到各种不平顺,如平交道、曲线、道岔、坡度、车站等,会产生强烈的振动。

因此,车辆减震系统的设计和运行显得尤为重要。

车辆减震系统一般包括弹簧、减震器、橡胶元件等。

其中,减震器是最主要的部件之一,负责吸收车辆振动的能量。

在车辆动力学模型分析中,需要考虑减震器对车辆振动的影响,从而为减震系统的设计和优化提供理论依据。

三、车辆悬挂系统车辆悬挂系统也是一个重要的方面。

其主要作用是保证列车的稳定性和平稳性,在车辆行驶时减少车辆与轨道之间的相互作用力,从而有效地减少了车辆与轨道之间的动态摩擦。

车辆悬挂系统的技术含量很高,需要考虑多种因素的影响,比如车辆轴距、悬挂物长度、弹簧刚度、减震器参数等等。

在车辆动力学模型中,需要对这些因素进行综合分析,从而优化车辆悬挂系统的设计和运行。

四、车辆轮对车辆轮对是高速列车的重要组成部分。

浅谈二系横向减震器对机车性能的影响

浅谈二系横向减震器对机车性能的影响

浅谈二系横向减震器对机车性能的影响摘要:随着我国高速铁路的发展,对转向架的一、二系悬挂性能要求也越来越高,二系横向减震器作为悬挂系统的核心部件之一,对机车的动力学性能有着重大的影响。

基于此,运用多刚体动力学软件UM(Universal Mechanism)建立单节动车简化模型,通过分析二系横向减震器的纵向安装间距、节点刚度、非线性阻尼特性以及不同组合形式失效工况下,对机车动力学性能的影响。

关键词:机车动力学;二系横向减震器;建模仿真中国分类号:文献标识码:文章编号:二系横向减震器,一端连接转向架一端连接车体,每个转向架配有两个横向减震器,中心对称分布,衰减车体由于轨道不平顺和车轮受损产生的横向振动,对机车的横向平稳性和稳定性起着重要作用。

随着机车速度的不断提高,二系横向减震器工况愈加复杂,横向失稳不仅会造成严重的轮轨磨耗,甚至对线路造成严重危害[1],现有对机车动力学性能的研究大多集中在对一系纵向刚度、抗蛇形减震器的安装刚度和抗蛇形减震器的阻尼系数等方面[2],而对二系横向减震器的研究相对较少。

1 动力学模型1.1 模型的建立依据国内某动车组部分参数建立单节动车动力学模型。

模型包括一个车体,两个构架和四个轮对,每个转向架有两个空气弹簧,并设有两个抗蛇形减震器和两个二系横向减震器。

构架和轮对之间由一系悬挂装置连接。

一系悬挂装置有一系弹簧、转臂轴箱和轴端一系垂向减震器组成。

将牵引电机的质量和转动惯量平均分配给轮对和转向架[3]。

图1为转向架模型图,其中二系横向减震器如图1中B位置所示。

图1转向架仿真模型图[1]1.2 仿真环境设置仿真时间设置为25s,轨道不平顺采用德国高速铁路低干扰谱,曲线轨道半径设置为5500m。

轮轨接触采用LMA磨耗型踏面与60kg·m-1钢轨配合,摩擦系数为0.25。

模型中减震器均采用弹簧-阻尼串联的Maxwell[4]假设。

所有的仿真均在惰性工况下进行。

非线性临界速度根据极限环方法测定,在直线轨道上给轮对施加一个初始位移激扰,使其失稳,以轮对横向位移能够收敛的最大速度,定义为车体的非线性临界速度[5]。

消能减震结构的动力分析及优化设计的开题报告

消能减震结构的动力分析及优化设计的开题报告

消能减震结构的动力分析及优化设计的开题报告一、研究背景与意义近年来,随着城市化进程的不断加快,高层建筑和大型桥梁等重要工程的建设日益增多,对工程结构的稳定性和安全性提出了更高要求。

在地震等自然灾害的情况下,建筑和桥梁结构往往会受到严重的损坏。

为了应对这种情况,人们通常采用一些消能减震结构来减轻结构受到的冲击力,从而起到减震和减少结构受损的效果。

消能减震结构是指在建筑和桥梁结构中引入一些专门设计的消能器,通过吸收地震时产生的能量来减少结构的振动幅度,从而保证结构的安全运行。

在消能减震结构中,消能器的参数设置和结构的动力特性密切相关,需要采用有效的分析方法和优化设计来保证结构的稳定性和安全性。

二、研究内容在本文中,主要研究消能减震结构的动力分析及优化设计。

具体包括以下几个方面:1. 研究消能减震结构的工作原理和结构特点,深入分析消能器与结构的耦合作用,探讨消能器参数对结构动力响应的影响。

2. 建立消能减震结构的动力学模型,采用有限元软件进行数值求解,通过分析结构在地震作用下的动力响应,评估结构的安全性和稳定性,为优化参数设计提供依据。

3. 针对消能减震结构参数优化问题,提出一种基于优化算法的设计方法,通过对能量衰减、振动幅度和结构成本等多个指标进行优化,得到最优的消能器参数配置。

4. 对设计结果进行计算机模拟和实验验证,评估该方法的有效性和可行性。

三、研究计划本文的研究计划分为以下几个阶段:第一阶段:文献调研和理论研究主要从已有文献中了解消能减震结构的研究现状和进展情况,深入分析消能减震器与结构的耦合作用,以及消能器参数对结构动力响应的影响。

第二阶段:数值分析和仿真研究建立消能减震结构的动力学模型,使用有限元分析软件进行数值求解,分析结构在地震作用下的动力响应和结构的稳定性和安全性。

通过比较不同消能器参数配置下的结构响应,选取最优参数配置作为优化设计的初始值。

第三阶段:参数优化设计针对消能减震结构的参数优化问题,提出一种基于优化算法的设计方法,通过对能量衰减、振动幅度和结构成本等多个指标进行优化,得到最优的消能器参数配置。

基于ADAMS的动力总成悬置系统优化设计

基于ADAMS的动力总成悬置系统优化设计

基于ADAMS的动力总成悬置系统优化设计动力总成悬置系统是汽车上非常重要的部件,它可以减少驾驶员的驾驶疲劳,提高乘坐舒适性,同时也对车辆的操控性能和安全性能有着重要影响。

在动力总成悬置系统中,减震器是最核心的部件之一,它直接影响着车辆的行驶稳定性。

因此,对于动力总成悬置系统的优化设计是一个重要的问题。

ADAMS是一种基于多体动力学原理的软件,它可以模拟复杂动态系统的运动和力学行为。

在动力总成悬置系统的优化设计中,可以使用ADAMS 来进行多体动力学仿真和优化。

首先,需要建立动力总成悬置系统的多体动力学模型。

这个模型应包括车辆的底盘结构、悬挂系统以及其他与悬挂系统相关的部件。

模型中的每个部件都要考虑其几何特性、质量特性和刚度特性等。

根据实际需求,可以使用ADAMS提供的几何建模和质量属性工具来创建这些部件。

然后,需要给模型中的每个部件添加适当的边界条件和约束条件。

边界条件可以是车辆的运动状态、路面激励条件等。

约束条件可以是部件之间的关系、部件与地面之间的接触等。

这些条件可以通过使用ADAMS的运动分析工具来实现。

接下来,可以进行参数优化以优化悬挂系统的性能。

优化可以是单目标或多目标的,可以优化的参数可以是减震器的阻尼系数、刚度系数等。

可以使用ADAMS的优化算法来最优的参数组合。

优化的结果可以通过仿真和实验验证。

最后,根据优化的结果对悬挂系统进行修改和改进。

可以通过增加减震器的刚度或减震器的数量来改善悬挂系统的性能。

也可以通过改变减震器的几何形状或材料来改善悬挂系统的性能。

可以使用ADAMS的几何建模和分析工具来实现这些改进。

综上所述,基于ADAMS的动力总成悬挂系统优化设计可以通过建立多体动力学模型、添加边界条件和约束条件、进行参数优化和对悬挂系统进行修改和改进等步骤来实现。

这种方法可以提高悬挂系统的性能,减少驾驶员的驾驶疲劳,提高乘坐舒适性,同时也提高车辆的操控性能和安全性能。

汽车减震器原理讲解

汽车减震器原理讲解
汽车减震器原理并建立其数学 模型及汽车悬架系统
汽车减震器原理
由于悬架系统中的弹性元件受冲击产生震动,为改
善汽车行驶平顺性,悬架中与弹性元件并联安装减 震器。 为衰减震动,汽车悬架系统中采用减震器多是液力 减震器,其工作原理是当车架和车桥间震动而出现 相对运动时,减震器内的活塞上下移动,减震器腔 内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另 一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间 的内摩擦对震动形成阻尼力,使汽车震动能量转化 为油液热能,再由减震器吸收散发到大气中。在油 液通道截面和等因素不变时,阻尼力随车架与车桥 之间的相对运动速度增减,并与油液粘度有关。
定图 义 阻 尼 特 性 的 3
图4减振特性中的相继第二率系数
曲率因子E可以在不影响阻尼率和泄载点的情 况下实现曲线局部额外的伸长或压缩。这 一性质使得修改减振特性的误差成为可能。
图5曲线因子E对阻尼器外特性的影响
因子G定义了从泄载点开始的曲线斜率,阻尼 率和泄载点不受影响。这一系数可以描述阀 开启后的行为,当活塞速度高于泄压速度时, 它对限制减振力是很重要
汽车减震器示 意图
1. 活塞杆;2. 工作缸筒;3. 活塞; 4. 伸张阀;5. 储油缸筒; 6. 压缩阀; 7. 补偿阀;8. 流通阀;9. 导向座; 10. 防尘罩;11. 油封
双向作用筒式减振器示意图
液压减振器数学模型的基本原则
(1)模型可以全面描述减振器的阻尼特性。 (2)数学表达式应该清晰、简洁、易用。 (3)选用的参数应该具有明显的物理意义。参数应该描
减 震 器 数 学 模 型
不同应用场合下减振器的稳态特性
液压减振器的数学模型描述
建立如下公式描述减振器的行为: (1) (2) 式中,Y(x):阻尼力或压降 X:活塞速度或者液压油流量 B:第

二自由度汽车动力学模型

二自由度汽车动力学模型

二自由度汽车动力学模型二自由度汽车动力学模型是研究汽车运动的一个重要模型。

本文将对二自由度汽车动力学模型进行详细介绍,并探讨其应用领域和意义。

二自由度汽车动力学模型是指在水平面上考虑汽车的纵向和横向运动时所采用的模型。

它假设汽车在纵向和横向上分别只有一个自由度的运动。

纵向运动主要包括加速度、制动和坡道行驶等,而横向运动主要包括转向、侧向加速度和横向风等。

在二自由度汽车动力学模型中,纵向运动可以用质量、弹簧和减震器来描述。

弹簧和减震器模拟了汽车的悬挂系统,通过控制弹簧和减震器的刚度和阻尼系数,可以调节汽车的纵向运动特性。

而质量则代表了汽车本身的质量,它会影响汽车的加速度和制动性能。

横向运动主要由转向系统和悬挂系统来描述。

转向系统包括转向角和转向力,它们可以通过转向系统的操纵来实现对汽车行驶方向的控制。

悬挂系统包括侧向刚度和侧向阻尼系数,它们可以影响汽车的横向稳定性和侧向加速度。

二自由度汽车动力学模型的应用非常广泛。

首先,它可以用于汽车的设计和优化。

通过对模型进行仿真和分析,可以评估不同设计参数对汽车性能的影响,并找到最佳设计方案。

其次,二自由度汽车动力学模型可以用于汽车动力学研究。

通过对模型进行数值求解和实验验证,可以深入理解汽车运动的本质和规律。

此外,二自由度汽车动力学模型还可以应用于汽车控制系统的设计和优化。

通过对模型进行状态空间建模和控制器设计,可以实现对汽车运动的精确控制。

二自由度汽车动力学模型的研究对于提高汽车性能和安全性具有重要意义。

通过对汽车运动特性的深入研究,可以优化汽车的悬挂系统、转向系统和控制系统,提高汽车的操控性能和驾驶舒适性。

此外,对于自动驾驶技术的发展也有重要意义。

通过对二自由度汽车动力学模型的建立和仿真分析,可以为自动驾驶系统提供精确的参考和决策依据,提高自动驾驶的安全性和稳定性。

二自由度汽车动力学模型是研究汽车运动的重要模型,具有广泛的应用领域和重要意义。

通过对模型的建立和分析,可以深入理解汽车运动的本质和规律,优化汽车的设计和控制,提高汽车性能和安全性。

摩托车液压式减震器的虚拟试验与仿真分析

摩托车液压式减震器的虚拟试验与仿真分析

摩托车液压式减震器的虚拟试验与仿真分析摩托车行驶过程中,液压式减震器作为一个重要的零部件,起着稳定车身、减少震动、提高驾驶舒适性的作用。

为了让摩托车减震器在实际使用前就能得到有效的优化设计,减少试验时间和成本,虚拟试验与仿真成为了一个不可或缺的工具。

本文就摩托车液压式减震器的虚拟试验与仿真分析进行探讨。

首先,虚拟试验是通过计算机建立一种模型,模拟真实的试验过程并得到试验结果。

在摩托车液压式减震器的设计过程中,虚拟试验可以帮助工程师进行参数优化、结构设计等。

通过虚拟试验,我们可以快速得到减震器的力学性能、阻尼特性、载荷承受能力等方面的数据,从而指导减震器的优化设计。

在摩托车液压式减震器的虚拟试验中,一个重要的步骤是建立准确的数学模型。

该模型需要考虑到摩托车行驶过程中的各种因素,如路面条件、载荷、行驶速度等。

根据实际的运动学和动力学分析,常用的模型包括单自由度模型和多自由度模型。

单自由度模型是对车辆垂直方向上的运动进行建模,而多自由度模型则考虑到车辆的横向和纵向运动。

在模型建立后,需要进行力学性能分析。

弹性力学是减震器设计过程中的一个关键因素。

通过虚拟试验,我们能够分析减震器的刚度、变形、应力等力学性能指标,以便进行优化设计。

此外,还可以通过虚拟试验来模拟实际行驶过程中的负载情况,进而评估减震器的载荷承受能力。

除了力学性能分析外,虚拟试验还可以进行阻尼特性分析。

液压减震器的阻尼特性对减震效果起着重要作用。

通过虚拟试验,我们可以模拟减震器受到不同频率和振幅的激励力情况,进而分析减震器的阻尼特性,以便优化减震器的设计和调节。

在模拟行驶过程中的不同路况下,虚拟试验还可以帮助分析减震器的舒适性。

通过添加不同的振动源,模拟不同的路面情况,虚拟试验可以评估减震器对驾驶员和乘客的舒适性水平。

这些数据可以为减震器的优化设计提供参考。

除了虚拟试验外,仿真分析也是摩托车液压式减震器设计过程中的重要手段。

仿真分析通过建立数学模型,在计算机上评估减震器在不同工况下的性能。

减振器动力学模型

减振器动力学模型

离心控制器
线性化方程的特征多项式为:
p D( p)
g sin 2 D( p) cos g sin 0 k sin
2 0
1
p 1
0
0
0 2 g sin 0
cos 0
J
b p m
b p m 0
0
0
p
2 g sin 0
0
k sin 0 J
P 1F 1 K (cos cos *)
离心控制器
离心控制器运动微分方程: 其中b为摩擦系数,k为比例常数,ψ*为ψ的平均值。 整个机器—调节器系统微分方程为:
2 2 m mn sin cos mg sin b k cos F J
磁流体减振器机械结构
1.节流孔 2.密封和导向件 3.线圈引线 4.磁流变液 体 5.线圈套 6.氮气蓄压器
磁流体减振器的工作模式
1.流动模式:两极板固定,利用流动模式可设计阻 尼器、减振器等。 S 磁场 压力 N
流动模式的压差分为两部分:磁流变液的粘度引起 的压差ΔPε、磁场引起的压差ΔPτ。
减振器动力学模型动力学模型系统动力学模型吸附动力学模型汽车动力学模型准二级动力学模型模型飞机空气动力学水动力学模型毒代动力学模型生理药物动力学模型
动力减振器的基本原理
动力减振器的基本原理图:
ω
动力减振器的基本原理
• 动力减振器的基本原理:: 其基本原理是利用弹性元件和阻尼元件把一个辅助 质量联系到振动系统上的一种减振装置。如上图, 其动力学运动方程为:
主系统振幅B1主系统在激振力力幅P0作用下的静 变位比值。
动力减振器的基本原理
δ
st

抗蛇行减振器力学模型及车辆动力学仿真

抗蛇行减振器力学模型及车辆动力学仿真

第42卷第3期2022年6月振动、测试与诊断Vol.42No.3Jun.2022 Journal of Vibration,Measurement&Diagnosis抗蛇行减振器力学模型及车辆动力学仿真∗池长欣1,梁树林2,池茂儒2,高红星2,周业明3(1.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心北京,100081)(2.西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都,610031)(3.中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛,266111)摘要为了提高车辆动力学计算机仿真精度,研究抗蛇行减振器力学模型及其对车辆动力学性能的影响,基于可压缩流体的压力‑流量特性建立了我国某高速动车组抗蛇行减振器非线性力学模型,并对其进行了试验和动力学仿真分析。

结果表明:相比传统分段线性模型,抗蛇行减振器非线性力学模型能够同时体现黏性阻尼力和油液被压缩而产生的回复力,仿真计算结果与试验结果吻合良好;基于抗蛇行减振器非线性力学模型计算的临界速度会随踏面等效锥度的增加而先增大后减小,计算的横向平稳性指标较高,且随速度增加而增加的趋势更显著。

研究表明,抗蛇行减振器非线性力学模型能够有效提高动力学仿真精度,对车辆的蛇行运动稳定性和横向平稳性有较大影响,但对垂向平稳性和曲线通过安全性的影响较小。

关键词抗蛇行减振器;力学模型;车辆动力学性能;非线性;高速动车组中图分类号TH703.63;U271.91引言高速动车组通常会在车体和转向架之间设置合理的抗蛇行减振器,通过增加车体和转向架之间的回转阻尼来抑制和控制车辆系统的蛇行运动,从而改善了车辆运动稳定性并提高车辆系统的临界速度。

因此,抗蛇行减振器成为高速动车组最重要的悬挂元件之一[1]。

传统动力学仿真中,通常使用麦克斯韦模型描述抗蛇行减振器的力学特性,即弹簧阻尼串联模型[2‑4]:以抗蛇行减振器综合刚度作为串联刚度,以减振器的分段线性阻尼特性作为串联阻尼。

这种分段线性模型虽然可以同时兼顾抗蛇行减振器卸荷前、后2种不同的阻尼特性,但无法体现减振器非线性力学特性,满足不了高速列车动力学仿真精度需求,因此有必要开展抗蛇行减振器非线性模型研究。

车辆减震关键技术的解析

车辆减震关键技术的解析

车辆减震关键技术的解析车辆能够正常行驶控制,当路面状况较差时,驾驶员必须忍受来自路面的强烈震动和冲击,随着车辆行驶速度的增加,震动强度也会随之增强,这就极大的限制了车辆作业质量及行驶的平稳性。

为了使车架和车身的震动得到衰减,改善汽车行驶过程的平稳性和舒适性,车辆悬架系统上需要安装减震器,减震器是汽车的悬挂系统的核心组成部件,也是车辆的一个主要零部件。

现代的减震器结构一头连接车身,一头连接车轮,使得其既是整个车身的受力部件,又能够减少并吸收车身的震动功能。

一、车辆减震的工作原理该减震器是干式、摩擦片式减震器,主要由连接臂、轴、体、摩擦片(内齿摩擦片和外齿摩擦片)、弹子盘、滚珠和弹簧组(碟形弹簧)等构成。

摩擦减震器中共有39片摩擦片,其中内齿摩擦片20片,可进行转动和轴向移动,称为主动摩擦片;外齿摩擦片19片,可轴向移动,但不能转动,称为被动摩擦片。

工作过程中,减震阻力是通过摩擦片之间相对滑动形成的摩擦力产生的。

二、车辆减震器的主要数学模型车辆减震器数学模型的建立一直是汽车动力学领域中的重要研究课题。

就被动悬架减震器的研究而言,已建立了三类数学模型。

第一类为复杂非线性模型。

该类模型是应用流体力学中的物理定律,根据减震器内部油液的流动情况建立的。

模型中参数较多,如Segel及Lang模型有82个参数。

该类模型可用于研究减震器本身的特性,但不能方便地用于汽车动力学系统的仿真。

第二类是线性化模型,如Wallaschek模型。

该类模型不能比较准确地描述减震器配特性。

第三类是简单非线性模型。

该类模型是通过试验的方法建立的,模型虽然仅含有较少的参数,但能比较准确地描述减震器的性能又能方便地用于汽车动力学系统仿真。

该类模型的典型代表是剑桥大学Besinger等人的7参数模型。

该模型在10Hz以内与试验结果比较吻合,标志减震器数学模型研究的最新进展。

Besinger模型。

将真实的减震器简化为某种物理模型。

图1是一种可能的物理模型,由一阻尼器与一非线性弹簧组成。

磁流变弹性体减震器测试与力学建模

磁流变弹性体减震器测试与力学建模

第 43 卷第 5 期2023 年 10 月振动、测试与诊断Vol. 43 No. 5Oct.2023 Journal of Vibration,Measurement & Diagnosis磁流变弹性体减震器测试与力学建模∗刘强1,2,徐凯1,占晓明2,郑涛2(1.中国海洋大学工程学院 青岛,266100) (2.浙江华东测绘与工程安全技术有限公司 杭州,310014)摘要磁流变弹性体(magnetorheological elastomers,简称MRE)的力学性能呈现复杂的非线性特性,建立MRE减震器的力学模型以表征其动力学特性是进行智能振动控制应用的关键。

针对有参模型参数识别困难、无参模型易陷入局部最优等问题,根据MRE减震器的力学特性试验结果,建立思维进化算法(mind evolution algorithm,简称MEA)优化的BP神经网络模型来描述MRE减震器的力学特性,并对比了参数化建模与非参数化建模的差异性。

研究结果表明:线性K‑C模型仅能描述MRE减震器的线性力学特性;Bouc‑Wen模型能较为准确地表征其中心对称非线性力学特性;MEA‑BP神经网络能准确预测MRE减震器的非线性力学特性。

研究成果为MRE减震器的设计及应用提供了参考。

关键词磁流变弹性体减震器;思维进化算法;BP神经网络;力学建模中图分类号TB535.1引言磁流变弹性体减震器是一类智能半主动减振装置,其刚度和阻尼可以随着施加的磁场大小和方向变化。

MRE可在磁场或非磁场的条件下进行固化,形成各向同性或各向异性的类橡胶聚合物,通过改变MRE周围的磁场强度,可以使内部铁磁颗粒获得运动的偶极矩,实现刚度的可调性。

MRE响应迅速、能耗低,避免了传统磁流变液颗粒沉积、密封问题等缺陷,成为车辆悬架、民用建筑、精密仪器和其他振动控制应用中的首选材料[1‑2]。

为了实现MRE的振动控制应用,建立能准确表征MRE的力学模型十分必要。

摩托车前减震器阻尼特性数学模型的建立

摩托车前减震器阻尼特性数学模型的建立

! 前减震器的数学模型
! " # 关于建模的一些假设 根据摩托车前液压阻尼减震器的工作原理, 为简化分析, 假设: ( )活塞与前叉管、 前叉管与底筒之间均没 # 有减震液的泄漏" ( )减震器中减震液与空气是严格分开的, & 减震液中不含空气, 也不存在油气泡现象" ( )减震液为不可压缩流体, 而所密闭的空 ’ 气满足理想气体的基本性质" ( )忽略减震液的重力势能, 并认为在同一 ( 封闭区域内瞬时压力处处相等" ( )减震液在压缩和复原行程中, 满足流体 ) 流动连续性原理, 减震液温度及特性保持不变" ( )认为系统刚性构件为完全刚体, 不计及 * 压力变化所引起的弹性变形" ! " ! 运动方程 [ ] ( 根据我国汽车工业行业标准 , 在减震器外 特性试验中, 规定前叉管相对于底筒作上下简谐 运动"对于曲柄连杆式加振器, 其运动方程可近 似表示为 # ( " ( ) ! ") + , -! "% " $+ , & ! "&# #$ ( ( . ! ") # ! / 0! "& " $ ! / 0& ! " (#) #&$ ! . " & &( ) . !" & & ! + , -! "&" $ ! + , & ! " #&$ & # . " 式中 $— — — 曲柄半径, 1 — — 曲柄连杆比 "— — — 曲柄旋转角速度, / !— # 从式 ( )可以看出, 加振位移、 速度、 加速度 # 分别由两部分叠加而成, 前一项代表简谐运动, 后 一项则表示因连杆为有限长所引起的近似简谐运

基于BP神经网络的多环槽磁流变减振器动力学模型辨识

基于BP神经网络的多环槽磁流变减振器动力学模型辨识

D3 8 KO T Q 6

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D3 8K1 0 0 8 0D3 8K36 0T6 0 0 M 3 0

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1 磁流 变减振 器 的结构
析 时 , 要对结 构进 行简 化或 线性 化处理 , 需 因此 理论 上 计算 的十分准 确 的控制 量 , 在实 际 中并 不 能达 到 满 意 的控 制效 果 。基于 以上 原 因 , 以利 用 神经 网络 对结 可
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( 中国民航大学 航 空工程学院 ,天津

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军队长期 以来直升机飞行员培训成功过高的问题。
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B P神 经 网络 对所设 计 的减振 器进行 正模 型和 逆 模 型 辩识 , 免 了对 结构 进 行 理论 建模 的复 杂性 与 不精 确 避
性, 达到 了很好 的辨 识效 果 。
关键 词 : P神 经 网络 ; 流 变减震 器 ; 识 B 磁 辨 中图分 类号 :H17 文献 标识 码 : 文章 编号 :0 0 5 (0 0)60 3 -4 T 3 B 10 48 8 2 1 0 -0 90

汽车减震系统的动力学方程

汽车减震系统的动力学方程

汽车减震系统的动力学方程汽车减震系统的动力学方程是描述汽车减震器运动的数学模型。

减震器是汽车悬挂系统中的重要组成部分,它的主要功能是减少车身在行驶过程中的震动,提高乘坐舒适性和操控稳定性。

在汽车行驶过程中,车轮受到不同路面的冲击力,这些冲击力会传递到车身上,导致车身产生上下颠簸的运动。

减震器通过吸收和控制这些冲击力,使车身保持相对稳定的姿态。

减震器的动力学方程可以用来描述减震器的运动状态。

该方程通常基于质点运动的基本原理,考虑减震器的质量、弹簧特性和阻尼特性等因素。

在动力学方程中,减震器的运动状态可以用位移、速度和加速度来表示。

位移是减震器在垂直方向上的变化量,速度是位移的变化率,加速度是速度的变化率。

减震器的动力学方程可以表示为:m * a + c * v + k * x = F其中,m是减震器的质量,a是减震器的加速度,c是减震器的阻尼系数,v是减震器的速度,k是减震器的弹簧刚度,x是减震器的位移,F是作用在减震器上的外力。

动力学方程中的各个参数都对减震器的运动状态产生影响。

质量m 越大,减震器的惯性越大,对冲击力的响应越慢;阻尼系数c的增大可以增加减震器的阻尼效果,减小车身的震动;弹簧刚度k的增大可以增加减震器的支撑能力,减小车身的下沉。

通过求解动力学方程,可以得到减震器的运动状态随时间的变化规律。

这对于设计和优化汽车减震系统具有重要意义。

通过调整减震器的参数,可以实现不同的减震效果,满足不同路况和驾驶需求。

汽车减震系统的动力学方程是描述减震器运动的数学模型,它可以帮助我们理解减震器的工作原理和性能特点。

通过研究和优化动力学方程,可以提高汽车的乘坐舒适性和操控稳定性,为驾驶者提供更好的行驶体验。

振动力学考题集[]

振动力学考题集[]

1、四个振动系统中,自由度为无限大的就是( )。

A、单摆;B、质量-弹簧;C、匀质弹性杆;D、无质量弹性梁;2、两个分别为c1、c2的阻尼原件,并连后其等效阻尼就是( )。

A、c1+c2;B、c1c2/(c1+c2);C、c1-c2;D、c2-c1;3、( )的振动系统存在为0的固有频率。

A、有未约束自由度;B、自由度大于0;C、自由度大于1;D、自由度无限多;4、多自由度振动系统中,质量矩阵元素的量纲应该就是( )。

A、相同的,且都就是质量;B、相同的,且都就是转动惯量;C、相同的,且都就是密度;D、可以就是不同的;5、等幅简谐激励的单自由度弹簧-小阻尼-质量振动系统,激励频率( )固有频率时,稳态位移响应幅值最大。

A、等于;B、稍大于;C、稍小于 ;D、为0;6、自由度为n的振动系统,且没有重合的固有频率,其固有频率的数目(A )。

A、为n;B、为1;C、大于n;D、小于n;7、无阻尼振动系统两个不同的振型u(r)与u(s),u(r)T Mu(s)的值一定( )。

A、大于0;B、等于0;C、小于0;D、不能确定;8、无阻尼振动系统的某振型u(r),u(r)T Ku(r)的值一定( )。

A、大于0;B、等于0;C、小于0;D、不能确定;9、如果简谐激励力作用在无约束振动系统的某集中质量上,当激励频率为无限大时,该集中质量的稳态位移响应一定( )。

A、大于0;B、等于0;C、为无穷大;D、为一常数值;10、相邻固有频率之间的间隔呈近似无限等差数列的振动系统就是( )。

A、杆的纵向振动;B、弦的横向振动;C、一般无限多自由度系统;D、梁的横向振动;11、两个刚度分别为k1、k2串连的弹簧,其等效刚度就是( )。

A、k1+k2;B、k1k2/(k1+k2);C、k1-k2;D、k2-k1;12、 无阻尼振动系统两个不同的振型u (r )与u (s ),u (r )T Ku (s )的值一定( )。

A 、 大于0;B 、 等于0;C 、 小于0;D 、 不能确定;13、 无阻尼振动系统的某振型u (r ),u (r )T Mu (r )的值一定( )。

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