[发明专利]一种空气弹簧式半主动悬置空气室设计方法

说明书

本发明涉及一种空气弹簧式半主动悬置空气室设计方法，实现了对空气弹簧式半主动悬置空气室特性的精确建模和集总参数的辨识，其包括：(1)解耦膜与空气室气体耦合关系的建模；(2)电磁阀开启状态下空气室流道的非线性建模；(3)电磁阀关闭状态下空气室气体状态的建模，解耦膜及空气室的非线性建模克服了传统线性集总参数模型无法表达半主动悬置的幅变特性的缺点，提高了模型的准确性。建模后通过有限元的方法对模型中的参数进行辨识，将辨识得到的参数代入得到半主动悬置的非线性模型。通过半主动悬置动特性试验结果和非线性模型仿真结果进行比较，证明本发明方法具有较高的精度，为空气弹簧式半主动悬置的设计提供了理论依据。

技术领域

本发明涉及动力总成半主动悬置技术领域，尤其是涉及一种空气弹簧式半主动悬置空气室设计方法。

背景技术

悬置的性能对汽车乘坐舒适性有着重要的影响，它的好坏直接关系到发动机振动向车体的传递，影响整车的NVH(Noise,Vibration and Harshness)特性。目前在汽车工业中广泛应用的悬置为传统橡胶悬置和液压悬置。

传统的橡胶以及液压悬置高频时动刚度不够低，隔振性能不够优越。主动悬置可以实时跟随发动机转速，获取悬置被动侧加速度信号，通过控制器计算出控制信号，驱动悬置内部作动器产生作动力，从而抑制振动传递到车身，改善乘坐舒适性，但其成本较高且稳定性不足。半主动悬置比传统悬置多了些自主性，通过对刚度可变或阻尼可变的简单控制来提高悬置的隔振性能，通过简单的“开-关”模式改善单一频率如怠速工况的振动，且相比传统液压悬置成本增加很少。

半主动悬置的研究开发过程中，动态特性的建模尤为重要。动态特性的建模目的就是建立悬置在不同激励频率和幅值下的性能，其中空气室建模尤为重要。目前应用在空气弹簧式半主动悬置空气室建模都为线性模型，其无法描述半主动悬置空气室的幅变特性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种空气弹簧式半主动悬置空气室设计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种空气弹簧式半主动悬置空气室设计方法，包括以下步骤：

步骤1：建立半主动悬置空气室的集总参数模型；

步骤2：采用有限元对集总参数进行辨识；

步骤3：将辨识得到的集总参数带入模型，得出仿真结果；

步骤4：进行实际半主动悬置动特性制造加工试验，将得出的试验结果与仿真结果相比较以验证模型准确性，得出验证准确性后的集总参数模型；

步骤5：利用验证准确性后的集总参数模型对空气弹簧式半主动悬置的具体结构及涉及的参数进行设计。

进一步地，所述的步骤1中的集总参数模型包括解耦膜与空气室气体耦合关系子模型、电磁阀开启状态下空气室流道的非线性子模型和电磁阀关闭状态下空气室气体状态子模型。

进一步地，所述解耦膜与空气室气体耦合关系子模型，用于准确描述解耦膜和空气室力学及运动耦合关系，该子模型包括6个集总参数：解耦膜等效质量、解耦膜线性刚度、解耦膜非线性刚度修正系数、解耦膜投影面积、解耦膜等效活塞面积和空气室压力，其对应的描述公式为：

式中，m_A表示解耦膜等效质量，p₃表示空气室压力，p_i表示空气室流道入口空气压力，A_A表示解耦膜投影面积，x_A表示解耦膜位移，表示x_A的二阶导数，c_A表示解耦膜的刚度，c_A,L表示解耦膜的线性刚度，A_T表示解耦膜等效活塞面积，ξ表示解耦膜非线性刚度修正系数。