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磁流变阻尼器悬架系统非线性振动行为分析

韩刚 刘瑞 吕鹤

韩刚, 刘瑞, 吕鹤. 磁流变阻尼器悬架系统非线性振动行为分析[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(5): 703-710. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200412
引用本文: 韩刚, 刘瑞, 吕鹤. 磁流变阻尼器悬架系统非线性振动行为分析[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(5): 703-710. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200412
HAN Gang, LIU Rui, LYU He. Analysis on Nonlinear Vibration Behavior of Suspension System with Magnetorheological Damper[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(5): 703-710. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200412
Citation: HAN Gang, LIU Rui, LYU He. Analysis on Nonlinear Vibration Behavior of Suspension System with Magnetorheological Damper[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(5): 703-710. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200412

磁流变阻尼器悬架系统非线性振动行为分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200412
基金项目: 

黑龙江省教育厅基本业务专项 135109218

详细信息
    作者简介:

    韩刚(1971-), 副教授, 博士, 研究方向为结构动力学与控制, hgjxx@163.com

  • 中图分类号: O322;TH113.1

Analysis on Nonlinear Vibration Behavior of Suspension System with Magnetorheological Damper

  • 摘要: 建立了简化的整车系统振动模型, 研究汽车车身垂直振动非线性响应行为。利用SolidWorks与SimMechanics联合仿真方法, 分析悬架系统的几何非线性和非线性磁流变阻尼力对其振动行为的影响, 讨论其垂直振动位移响应的二次及以上谐波成分随系统参数变化的规律。结果表明: 系统响应出现二次及以上的谐波成分, 甚至在特定的外激励频率和幅值下, 会产生二次和三次超谐波共振, 表现出明显的非线性振动行为, 导致车辆乘坐舒适性不佳。该工作对带有磁流变阻尼器的悬架系统优化设计, 具有一定的理论参考意义。
  • 图  1  前麦弗逊与后多连杆悬架模型

    图  2  SolidWorks实体模型向SimMechanics仿真模型的转化过程

    图  3  SimMechanics动力学仿真模型

    图  4  外激励A=0.02 m时车身位移-时间历程曲线、相平面图和频谱图

    图  5  外激励f=0.51 Hz时车身位移-时间历程曲线、相平面图和频谱图

    图  6  车身频谱图

    图  7  磁流变阻尼器仿真模型

    图  8  磁流变阻尼力随速度变化曲线

    图  9  外激励f=0.2 Hz、A=0.05 m、Fm=200 N时车身位移-时间历程曲线、相平面图和频谱图

    图  10  外激励f=0.2 Hz、A=0.05 m、β=200时车身位移-时间历程曲线、相平面图和频谱图

    图  11  外激励A=0.05 m、β=300、Fm=400 N时车身位移-时间历程曲线、相平面图和频谱图

    图  12  不同β值时车身垂直位移响应幅频曲线

    图  13  不同Fm值时车身垂直位移响应幅频曲线

    表  1  几何与动力学特性参数

    参数 数值
    车身长度/m 4.15
    车身宽度/m 1.85
    车身高度/m 1.35
    轴距/m 2.7
    轮距/m 1.8
    质心距前轴距离/m 1.17
    质心距后轴距离/m 1.53
    质心距地面高度/m 0.6
    麦弗逊弹簧刚度/(N·m-1) 45 000
    麦弗逊减振器阻尼/(N·(m·s-1)-1) 1 500
    多连杆弹簧刚度/(N·m-1) 34 180
    多连杆减振器阻尼/(N·(m·s-1)-1) 1 350
    轮胎刚度/(N·m-1) 400 000
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  • 收稿日期:  2020-09-21
  • 刊出日期:  2022-05-01

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