[发明专利]基于车辆参数的馈能悬架发电机功率的设计方法

权利要求书

1.基于车辆参数的馈能悬架发电机功率的设计方法，其具体设计步骤如下：

(1)确定车辆悬架系统最佳阻尼比ξ_o:

A步骤：确定基于舒适性要求的车辆悬架系统最佳阻尼比ξ_oc：

根据车辆单轮悬架的簧上质量m₂，悬架刚度k₂，簧下质量m₁及轮胎刚度k_t，确定基于舒适性要求的车辆悬架系统最佳阻尼比ξ_oc，即：

${\mathrm{\ξ}}_{oc}=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1+r_m}{r_m{r}_k}};$

式中，r_m＝m₂/m₁，r_k＝k_t/k₂；

B步骤：确定基于安全性要求的车辆悬架系统最佳阻尼比ξ_os：

根据车辆单轮悬架的簧上质量m₂，悬架刚度k₂，簧下质量m₁及轮胎刚度k_t，确定基于安全性要求的车辆悬架系统最佳阻尼比ξ_os，即：

${\mathrm{\ξ}}_{os}=\frac{1}{(1+r_m)}\sqrt{\frac{R}{4r_m{r}_k}};$

式中，r_m＝m₂/m₁，r_k＝k_t/k₂，R＝r_mr_k(r_mr_k-2-2r_m)+(1+r_m)³；

C步骤：确定基于舒适性和安全性要求的车辆悬架系统最优阻尼比ξ_o：

根据A步骤中的ξ_oc和B步骤中的ξ_os，确定基于舒适性和安全性要求的车辆悬架系统最优阻尼比ξ_o，即：

ξ_o＝ξ_oc+0.618(ξ_os-ξ_oc)；

(2)车辆馈能悬架所需最佳阻尼速度特性的计算：

I步骤：根据车辆单轮悬架的簧上质量m₂，悬架刚度k₂，确定悬架系统固有频率f₀，即：

$f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{k_2}{m_2}};$

II步骤：根据车辆馈能悬架系统的杠杆比i，步骤(1)中所确定的最佳阻尼比ξ_o，及I步骤中确定的固有频率f₀，确定馈能悬架复原行程在低振动速度V_k1下的平顺性阻尼系数c_d1，即：

$c_{d1}=\frac{4{\mathrm{\π\ξ}}_0{f}_0{m}_2}{i^2};$

III步骤：根据车辆馈能悬架的最大振动速度V_k2，平安比η_ps，及II步骤中所确定的c_d1，确定馈能悬架复原行程在大于V_k1速度下的安全性阻尼系数c_d2，即：

$c_{d2}=\frac{c_{d1}}{{\mathrm{\η}}_{ps}}+c_{d1}(1-\frac{1}{{\mathrm{\η}}_{ps}})\frac{V_{k1}}{V_{k2}};$

IV步骤：根据在相同速度情况下的馈能悬架压缩行程与复原行程的双向阻尼比β，II步骤中所确定的c_d1，及III步骤中确定的c_d2，确定馈能悬架压缩行程在低振动速度V_k1y下的平顺性阻尼系数c_d1y和在大于V_k1y速度下的安全性阻尼系数c_d2y，分别为：

c_d1y＝βc_d1；

$c_{d2y}={\mathrm{\βc}}_{d2}=\mathrm{\β}\frac{c_{d1}}{{\mathrm{\η}}_{ps}}+{\mathrm{\βc}}_{d1}(1-\frac{1}{{\mathrm{\η}}_{ps}})\frac{V_{k1}}{V_{k2}};$

V步骤：根据II步骤中所确定的c_d1，III步骤中确定的c_d2，及IV步骤中所确定的c_d1y和c_d2y，确定馈能悬架所需的最佳阻尼速度特性，即：

$F_d=\left\{\begin{array}{cc}{c}_{d1}V,& V\∈\[0,V_{k1}\]\\ c_{d2}V,& V\∈(V_{k1},V_{k2}\]\\ c_{d1y}V,& V\∈\[-V_{k1y},0)\\ c_{d12y}V,& V\∈\[-V_{k2y},-V_{k1y})\end{array}\right.;$

式中，V_k2y为车辆馈能悬架压缩行程的最大振动速度，大小等于复原行程的最大振动速度V_k2，即V_k2y＝V_k2；

(3)馈能悬架发电机功率P的设计：

根据车辆馈能悬架系统的杠杆比i，及步骤(2)中所确定的最佳阻尼速度特性，对所确定的最佳馈能悬架发电机的功率P进行设计，即：

$P=\frac{i^2\[(F_{dk1}+|F_{dk1y}\left|\right)V_{k1}+(F_{dk2}+F_{dk1}+|F_{dk2y}|+|F_{dk1y}\left|\right)(V_{k2}-V_{k1})\]}{4};$

式中，F_dk1＝c_d1V_k1，F_dk2＝c_d2V_k2，|F_dk1y|＝c_d1yV_k1y，|F_dk2y|＝c_d2yV_k2y；

(4)馈能悬架发电机功率设计值P的计算验证：

通过原车载减振器的阻尼特性试验及分析计算，对所设计的馈能悬架发电机功率进行验证，其步骤如下：

a步骤：利用减振器特性试验台，对该车原车载减振器的阻尼特性进行试验，其中，试验的加载幅值为A，加载频率为f，最大速度为V_max；试验所测得的原车载减振器的位移数组及阻尼力数组，分别为：

X＝{x(i)}，F_d＝{F_d(i)}，其中i＝1，2，3，…，N；

其中，N为一个周期循环中所采集的位移数据的个数或阻尼力数据的个数；

b步骤：根据a步骤中所测量得到的位移数组X＝{x(i)}和阻尼力数组F_d＝{F_d(i)}，其中i＝1，2，3，…，N，对馈能悬架在一个周期循环中所做的功W进行计算，即：

$W=\underset{j=1}{\overset{N-1}{\Σ}}\left|F_d\left(j\right)\right|.|x(j+1)-x\left(j\right)|;$

c步骤：根据阻尼特性试验的加载频率f，及b步骤中计算得到的W，对馈能悬架发电机的功率设计值P进行计算验证，即：

P＝Wf。