3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)開題報告

1、 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報告題 目：車輛可變阻尼減振器半主動懸架研究學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)：車輛工程年 級：二一二學(xué) 號：120513377姓 名：王盛指導(dǎo)教師：閆建國職 稱：教授內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處二一四 年 六 月 二十 日說 明一、開題報告前的準(zhǔn)備畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目確定后，學(xué)生應(yīng)盡快征求導(dǎo)師意見，討論題意與整個畢業(yè)論文（或設(shè)計(jì)）的工作計(jì)劃，然后根據(jù)課題要求查閱、收集有關(guān)資料并編寫研究提綱，主要由以下幾個部分構(gòu)成：1、研究（或設(shè)計(jì)）的目的與意義。應(yīng)說明此項(xiàng)研究（或設(shè)計(jì)）在生產(chǎn)實(shí)踐上或?qū)δ承┘夹g(shù)進(jìn)行改革帶來的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)與社會效益。有的課題過去曾進(jìn)行過，但缺乏研究，現(xiàn)在

2、可以在理論上做些探討，說明其對科學(xué)發(fā)展的意義。2、國內(nèi)外同類研究（或同類設(shè)計(jì)）的概況綜述。在廣泛查閱有關(guān)文獻(xiàn)后，對該類課題研究（或設(shè)計(jì)）已取得的成就與尚存在的問題進(jìn)行簡要綜述，只對本人所承擔(dān)的課題或設(shè)計(jì)部分的已有成果與存在問題有條理地進(jìn)行闡述，并提出自己對一些問題的看法。3、課題研究（或設(shè)計(jì)）的內(nèi)容。要具體寫出將在哪些方面開展研究，要重點(diǎn)突出。研究的主要內(nèi)容應(yīng)是物所能及、力所能及、能按時完成的，并要考慮與其它同學(xué)的互助、合作。4、研究（或設(shè)計(jì)）方法。科學(xué)的研究方法或切合實(shí)際的具有新意的設(shè)計(jì)方法，是獲得高質(zhì)量研究成果或高水平設(shè)計(jì)成就的關(guān)鍵。因此，在開始實(shí)踐前，學(xué)生必須熟悉研究（或設(shè)計(jì)）方法，以避

3、免蠻干造成返工，或得不到成果，甚至于寫不出畢業(yè)論文或完不成設(shè)計(jì)任務(wù)。5、實(shí)施計(jì)劃。要在研究提綱中按研究（或設(shè)計(jì)）內(nèi)容落實(shí)具體時間與地點(diǎn)，有計(jì)劃地進(jìn)行工作。二、開題報告1、開題報告可在導(dǎo)師所在院、教研室范圍內(nèi)舉行，須適當(dāng)請有關(guān)專家參加，導(dǎo)師必須參加。報告最遲在畢業(yè)（生產(chǎn)）實(shí)習(xí)前完成。2、本表（頁面：a4）在開題報告通過論證后填寫，一式三份，本人、導(dǎo)師、所在院部（要原件）各一份。三、注意事項(xiàng)1、開題報告的撰寫完成，意味著畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作已經(jīng)開始，學(xué)生已對整個畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作有了周密的思考，是完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在開題報告的編寫中指導(dǎo)教師只可提示，不可包辦代替。2、無開題報告者不

4、準(zhǔn)申請答辯。3、本表（原件）用鋼筆填寫，字跡務(wù)必清楚。一、選題依據(jù)（擬開展研究項(xiàng)目的研究目的、意義）1.研究的目的 由于汽車在行駛過程中的外界條件在不斷變化而且具有隨機(jī)性，例如行駛路況、汽車載重等參數(shù)都具有隨機(jī)性，使得對汽車半主動懸架的控制變得較為復(fù)雜，且不能用固定參數(shù)的方法對懸架系統(tǒng)進(jìn)行控制，同時汽車懸架系統(tǒng)具有非線性的特點(diǎn)，因此對其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模較為困難。而現(xiàn)有的各種單一的控制方法對半主動懸架而言，其共同缺點(diǎn)就是不能適應(yīng)隨機(jī)變化的汽車行駛參數(shù)，其控制方法的自適應(yīng)能力差。 2.研究的意義雖然這幾年來在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)方面做了許多工作，同時我國在對半主動懸架及其控制的研究方面也做了大量工作，但仍

5、未成功地用于實(shí)車。目前國產(chǎn)的各種轎車，包括引進(jìn)技術(shù)或中合資生產(chǎn)的各種型號的轎車，如桑塔納、奧迪、富康、別克等基本上都是采用傳統(tǒng)的被動懸架。所以，在半主動懸架的研究與實(shí)際運(yùn)用方面，我國和世界上的一些發(fā)達(dá)國家相比還存在不少的差距。 因此，研制出適合半主動懸架控制的控制方法及其性能價格比相對較高、適用于普通汽車半主動懸架的可變阻尼減振器，對推進(jìn)我國半主動懸架技術(shù)的進(jìn)步和實(shí)車應(yīng)用方面具有十分重要的意義。二、文獻(xiàn)綜述內(nèi)容（在充分收集研究主題相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出問題，找到研究主題的切入點(diǎn)，附主要參考文獻(xiàn)）1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 減振器是變阻尼半主動可控懸架的關(guān)鍵部件之一，其性能直接影響半

6、主動懸架的性能，各種先進(jìn)的控制手段最終要通過減振器來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的懸架振動特性。 可變阻尼減振器形式有很多種，如渦流式減振器、應(yīng)變感應(yīng)式減振器、頻率感應(yīng)式減振器、壓電阻tems式減振器、磁流變體可變阻尼減振器、電流變體可變阻尼減振器、節(jié)流口可變阻尼減振器等。但根據(jù)其工作原理來分，半主動懸架減振器主要有機(jī)械式可變阻尼減振器、電子控制可變阻尼減振器、磁流變和電流變液體減振器和壓電阻tems式減振器四大類。從控制方式上可以分為機(jī)械控制式和電子控制式兩類。其中節(jié)流口可變阻尼減振器結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，成本低，有著廣泛的應(yīng)用前景。在國內(nèi)，著重于節(jié)流口可變阻尼減振器、磁流體和電流體可變阻尼減振器的研究。 就目前

7、研究的現(xiàn)狀來看，研發(fā)基于阻尼調(diào)節(jié)控制的較為多一些，控制阻尼參量的半主動懸架系統(tǒng)又可分為有級調(diào)節(jié)、無級調(diào)節(jié)兩類。有級調(diào)節(jié)是對阻尼參數(shù)事先設(shè)定好幾種情況，或者說是幾個參數(shù)，當(dāng)汽車在路面上行駛時根據(jù)路面的情況在這幾種阻尼參數(shù)之間進(jìn)行切換。無級調(diào)節(jié)是指懸架阻尼參數(shù)根據(jù)汽車行駛路面的狀況實(shí)時的連續(xù)的調(diào)節(jié)，而不是在幾個參數(shù)間來回切換10-13。 無級阻尼調(diào)節(jié)主要是通過改變阻尼器的物理參數(shù)實(shí)現(xiàn)的，一般有兩種方式，一是通過改變節(jié)流孔的直徑來實(shí)現(xiàn)，二是通過改變阻尼器中流體介質(zhì)的粘性來實(shí)現(xiàn)。改變節(jié)流孔的直徑其原理是節(jié)流孔的直徑與阻尼力成反比，孔直徑越大阻尼力越小，所以通過改變節(jié)流孔改變阻尼力的方式可以通過采用步進(jìn)

8、電機(jī)控制節(jié)流孔的開度大小來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然這種方式也可以在有級調(diào)節(jié)中使用，即在阻尼器中提前設(shè)定好節(jié)流孔的幾種開度，當(dāng)汽車在不同路面上行駛的時候可以采用不同的節(jié)流孔開度，只是這種方式?jīng)]有無級調(diào)節(jié)方式更理想。 目前，國內(nèi)外可變阻尼減振器的結(jié)構(gòu)大體可分為三類： 第一類的可變阻尼是固定的，無法人為調(diào)整，有的也稱作為行程敏感減振器，如圖1.5所示。英國的阿姆斯特朗、美國的蒙諾、德國的鮑格和意大利的way-assauto公司都有這類減振器，該可變阻尼減振器的控制方式簡單，沒有復(fù)雜的電控裝置，附加成本低，工作可靠。它適用于與變剛度懸架匹配，主要用于后懸架。 第二類是電子控制式可變阻尼減振器，可在駕駛室內(nèi)利用按鈕，

9、通過油路或氣路控制閥系進(jìn)行調(diào)整，如德國奔馳600轎車的減振器，它設(shè)有“軟”、“硬”兩檔，用以滿足好、壞路面對減振器不同阻尼值的要求；美國的rancho公司研制的可變阻尼減振器，能實(shí)現(xiàn)五級阻尼調(diào)節(jié)，其主要應(yīng)用于賽車及越野車及軍用車上，其控制示意圖如圖1.6所示。 該類減振器的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通常由傳感器，控制裝置以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，阻尼既可以分級調(diào)節(jié)也可以連續(xù)調(diào)節(jié)，通常是由電控執(zhí)行器來改變節(jié)流閥通流面積，調(diào)節(jié)減振器的阻尼特性。傳感器采集的信號包括車速、方向盤轉(zhuǎn)角、節(jié)氣門開度、制動管路壓力或縱向加速度等。阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以是內(nèi)置式，也可以是外置式，轎車上多采用內(nèi)置式結(jié)構(gòu)3。如圖1.7是德國sachs所研制的

10、電子控制式可變阻尼減振器。 在國內(nèi)，一些高校和科研院所也在可變阻尼減振器的研究方面做了大量的工作，如北京理工大學(xué)的曾志華14、合肥工業(yè)大學(xué)的李智超15、江蘇大學(xué)、吉林大學(xué)的郭洪文16等均在這方面作了大量的工作，同時也制作了一些相關(guān)的可變阻尼減振器樣品。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.8和圖1.9所示。 目前國內(nèi)開發(fā)的電子控制可變阻尼減振器大多是筒式減振器，其執(zhí)行器一般采用置于減振器上方的步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動空心活塞桿的內(nèi)部的轉(zhuǎn)子閥旋轉(zhuǎn)，從而改變轉(zhuǎn)子閥的節(jié)流孔與活塞節(jié)流孔的相對位置，進(jìn)而改變活塞兩側(cè)的腔室之間的節(jié)流面積以實(shí)現(xiàn)阻尼特性的轉(zhuǎn)換。如圖1.8所示。其基本工作原理是：在車輛行駛過程中數(shù)據(jù)采集系

11、統(tǒng)將采集到的反映車輛使用因素(路面條件，載荷情況)的信號送給控制單元，控制單元輸出控制量控制步進(jìn)電機(jī)帶動節(jié)流閥片轉(zhuǎn)動，節(jié)流閥與活塞之間發(fā)生相對角位移后孔口開度的大小也就相應(yīng)地發(fā)生變化，孔口大小的改變引起通過孔口流量的改變使減振器上、下腔壓力發(fā)生變化，使減振器的輸出阻尼力發(fā)生改變，這樣就實(shí)現(xiàn)了可變減振器的阻尼力隨車輛的使用工況的變化而變化。 第三類是靠改變減振液的粘性來實(shí)現(xiàn)變阻尼的電流變液減振器和磁流變液減振器。電流變液體(erf)和磁流變液體(mrf)都是懸濁液，于20世紀(jì)40年代分別由美國人w.rabinow和j.rabinow發(fā)現(xiàn)2，國外80年代末就開展了采用erf作為工作介質(zhì)的汽車新型可

12、變阻尼懸架減振器的研究工作，此后，有關(guān)這方面的研究一直沒有停止過。mrf減振器技術(shù)近年來也引起人們廣泛的興趣，90年代中期lord公司展示過用于汽車座椅的和懸架系統(tǒng)減振的mrf減振器。這些技術(shù)目前尚不完全成熟，有關(guān)的研究正深入開展。德國的bayer公司和美國的lord公司已經(jīng)制造了幾種電流變液體減振器。在磁流變液體減振器方面，美國lord公司、福特公司和德國basf公司都已有了商業(yè)產(chǎn)品，見圖1.10所示。 與傳統(tǒng)的筒式減振器相比，erf減振器的特點(diǎn)是其阻尼力不只取決于活塞運(yùn)動速度，而主要通過控制在內(nèi)外筒間所施加的電壓來控制阻尼力的大小。由于在erf減振器中不設(shè)置節(jié)流面積可變的節(jié)流閥，其抗機(jī)械磨

13、損性能大大提高。此外，erf減振器在一定的工作溫度范圍內(nèi)有較快的反應(yīng)速度。erf減振器當(dāng)前存在的主要問題是其工作溫度范圍不能滿足實(shí)際需要，目前可達(dá)到的工作溫度范圍是-25125，但考慮到溫度過低時導(dǎo)致減振器的工作滯后，溫度過高時導(dǎo)致erf的粘度降低及化學(xué)穩(wěn)定性變差等原因，erf減振器的實(shí)際工作溫度范圍遠(yuǎn)小于此，而它在實(shí)際使用的工作介質(zhì)溫度可達(dá)到-40120，因此erf減振器在進(jìn)入實(shí)用化階段之前必須設(shè)法擴(kuò)大其穩(wěn)定工作的溫度范圍。另外，目前erf的強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性仍較差，是影響erf減振器工作可靠性的重要原因3。 與erf減振器相比，mrf減振器的優(yōu)點(diǎn)在于不需要特殊的高壓供電裝置，成本低，使用安全

14、；mrf的化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于erf，因此工作更加可靠；mrf的強(qiáng)度高于erf，可以減小減振器的體積；mrf的工作溫度范圍是-40150，比erf的工作溫度范圍寬。影響mrf工作溫度范圍的主要因素是基液的揮發(fā)性。由于mrf多用鐵基的彌散質(zhì)，因此減振器質(zhì)量較重，長久放置后該基液易沉淀且斷電或改變電流后，原有的磁場作用不會立即消除。此外，目前推出的mrf減振器響應(yīng)時間約為10ms，需要進(jìn)一步降低3。 電流變液體和磁流變液體減振器技術(shù)是近年來發(fā)展的新型減振器技術(shù)，它們在理論上可以任意控制阻尼力的大小，但目前尚不成熟。 2.主要參考文獻(xiàn)1 陳杰平. 基于磁流變減振器的汽車半主動懸架設(shè)計(jì)與控制研究d. 博士學(xué)

15、位論文, 合肥工業(yè)大學(xué), 2010. 2 秦明, 萬鋼. 轎車懸架技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢j. 汽車研究與開發(fā). 2004, 3: 27-29. 3 李世民, 呂振華. 汽車筒式液阻減振器技術(shù)的發(fā)展j. 汽車技術(shù). 2001, 8: 11-16. 4 方子帆, 鄧兆樣, 鄭玲, 舒紅字. 汽車半主動懸架系統(tǒng)研究進(jìn)展j. 重慶大學(xué)學(xué)報.2003, 26(1)：104107. 5 karnopp d c., crosby m j. and harwood ra. vibration control using semi-active force generatorsj. transactions of

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20、 吉林大學(xué). 2004.17 吳九山. 車輛半主動懸架模糊 pid 控制仿真及試驗(yàn)研究d. 碩士學(xué)位論文.南京林業(yè)大學(xué), 2008. 18 crolla d.a, vehicle dynamics-theory into practicej, proc inset mech engrs part d, vol 210, 1996, part d4, 83-94. 19 尹麗麗, 高婷婷. 車輛半主動懸架技術(shù)和發(fā)展趨勢j. 黑龍江交通科技, 2005, 131(1): 64-65. 20 seung-bok choi, hwan-soo lee, young-pil park. hcontrol

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29、, 繆豐隆. 基于預(yù)測控制的汽車主動懸架與電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的集成控制j. 拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車. 2009, 36(1): 46-49. 三、研究方案（主要研究內(nèi)容、目標(biāo)，研究方法、進(jìn)度） 1.主要研究內(nèi)容和目標(biāo) 可變阻尼減振器半主動懸架系統(tǒng)是一個集機(jī)械、流體、信息、控制及系統(tǒng)理論等多學(xué)科交叉的智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，目前有待進(jìn)一步研究的問題有多個方面。論文以某乘用車為研究對象，結(jié)合高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助課題(20100191110004)及汽車噪聲振動和安全技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2010年度開放基金資助(nvhskl-201010)項(xiàng)目，開展可變阻尼減振器的研究及半主動懸架控制方法的研究。圍

30、繞這個主題，論文的主要研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題如下： 通過查閱相關(guān)的參考文獻(xiàn)資料，了解國內(nèi)外對汽車半主動懸架控制策略的研究及各種懸架系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，討論可變阻尼減振器、半主動懸架各控制算法的基本原理、應(yīng)用及其發(fā)展方向，歸納汽車半主動懸架控制研究中存在的問題。 推導(dǎo)并利用“受均布載荷作用的環(huán)形薄板閥片撓曲變形”微分方程建立普通雙筒液壓減振器的數(shù)學(xué)模型，并將仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較；應(yīng)用所建立的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析減振器各結(jié)構(gòu)參數(shù)對減振器阻尼力的影響及敏感程度，并得到利用閥系對減振器阻尼力進(jìn)行控制的一般規(guī)律，為減振器的設(shè)計(jì)和性能預(yù)測提供參考。 在基于普通雙筒液壓減振器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種

31、行程敏感減振器，詳細(xì)分析其基本結(jié)構(gòu)及原理，提出“串并混聯(lián)管路各分支流量多項(xiàng)式擬合”方法，并利用此方法及“受均布載荷作用的環(huán)形薄板閥片撓曲變形”解析式，建立行程敏感減振器的數(shù)學(xué)模型；將仿真結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；應(yīng)用所建立的仿真模型，研究并得到旁通槽直徑對該減振器阻尼力的影響規(guī)律。 研制一種適合于半主動懸架控制的性價比相對較高且適用于普通汽車的可變阻尼減振器，提出“并聯(lián)管路總節(jié)流壓差計(jì)算”和“串并混聯(lián)管路各分支流量計(jì)算”方法并推導(dǎo)出節(jié)流壓差及各分支流量的表達(dá)式，利用該表達(dá)式及“受均布載荷作用的環(huán)形薄板閥片撓曲變形”解析式建立可變阻尼減振器的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行仿真研究，將仿真結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較；利

32、用該可變阻尼減振器的測試結(jié)果，研究并得到調(diào)節(jié)旋鈕轉(zhuǎn)角與輸出減振器阻尼力系數(shù)的關(guān)系曲線；應(yīng)用所建立的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析“回油管路”結(jié)構(gòu)參數(shù)對減振器阻尼力的影響規(guī)律。 將車身振動加速度、懸架動撓度與車輪動載荷三個振動響應(yīng)量作為衡量車輛懸架性能的評價指標(biāo)。推導(dǎo)系統(tǒng)仿真時路面激勵公式，得到其隨機(jī)路面及弓型路面的時域模型。建立汽車整車振動系統(tǒng)的運(yùn)動微分方程，用系統(tǒng)狀態(tài)描述方法建立七自由度車輛振動系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，并在 matlab/simulink 環(huán)境下建立了整車仿真模型。為了更方便地評價汽車振動系統(tǒng)綜合性能，建立包含車身質(zhì)心加速度、懸架動撓度和輪胎動載荷的綜合性能評價指標(biāo)。 結(jié)合整車控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

33、，提出以垂向振動、俯仰振動及側(cè)傾振動為控制器輸入的“三并聯(lián)控制器阻尼控制”方法；利用基于可變阻尼減振器的整車半主動懸架系統(tǒng)模型，設(shè)計(jì) pid 控制、模糊控制及模糊 pid 控制的控制系統(tǒng)，在隨機(jī)路面和弓型障礙路面不同工況下對其進(jìn)行仿真，對比三種控制策略的優(yōu)劣，進(jìn)行仿真分析。 2.主要研究的方法和進(jìn)度 目前大多數(shù)半主動懸架系統(tǒng)是對減振器的阻尼進(jìn)行實(shí)時控制和調(diào)節(jié)，其本質(zhì)就是通過傳感器實(shí)時測量車輛的運(yùn)行環(huán)境和車身狀態(tài)，把這些數(shù)據(jù)傳給微處理器，計(jì)算出當(dāng)前的最佳阻尼，并據(jù)此控制調(diào)節(jié)可變阻尼減振器的阻尼，使之達(dá)到理想阻尼力，改善車輛的性能，其關(guān)鍵技術(shù)之一是半主動懸架的控制策略。 在半主動懸架提出的30多年