减速带激励下汽车的非线性振动特性分析.PDF

第１２卷第２期２０１４年６月 动力 学 与控 制 学报 Ｖｏｌ．１２Ｎｏ．２ １６７２６５５３／２０１４／１２ ／１４７６ Ｊｕｎ２０１４ ⑵ ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＤＹＮＡＭＩＣＳＡＮＤＣＯＮＴＲＯＬ 减速带激励下汽车的非线性振动特性分析 １ １ ２，３ １ 吴莹 　李佳佳 　农多敏 　刘少宝 （１．西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室，西安　７１００４９） （２．广西柳工机械股份有限公司，柳州　５４５００１）（３．西安理工大学土木建筑工程学院工程力学系，西安　７１００４８） 摘要　研究了在减速带激励下具有磁流变阻尼器悬架系统汽车的非线性动力学行为．汽车采用七自由度模 型，磁流变阻尼器采用Ｓｉｇｍｏｉｄ模型．根据第二类Ｌａｇｒａｎｇｅ方程建立了汽车振动微分方程，并采用四阶Ｒｕｎｇｅ －Ｋｕｔｔａ法进行了数值仿真．首先以减速带高度为参数对汽车运动进行分岔分析，然后通过时间历程图、相位 图、Ｐｏｉｎｃａｒé截面分析了汽车在不同减速带高度时所呈现的不同运动形式，得到了系统发生混沌运动时减速 带的高度范围，并分析了系统经拟周期运动通向混沌运动的途径．研究结果为汽车平顺性控制和安全性设 计提供了理论指导． 关键词　减速带，　磁流变阻尼器，　非线性，　分岔，　混沌 ＤＯＩ：　１０．６０５２／１６７２６５５３２０１３０７２ 实际系统．由于目前还缺乏对高维非线性动力系统 引言 中能够引起混沌响应的参数做出具体预测的理论 减速带（ｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｈｕｍｐ）是一种强制汽车 工具，本文对汽车的混沌响应进行了数值分析． 减速的设施，起着保护车辆安全行驶和遏制交通事 １　七自由度汽车动力学模型 故的作用，在学校、收费站、停车厂、高速公路的分 岔道、隧道入口等都设置有减速带．由于减速带是 汽车悬架系统采用磁流变阻尼器，模型采用徐 凹凸不平的，所以当车辆行驶在减速带上时，会产 ［８］ 赵东 等人建立的磁流变阻尼器模型－Ｓｉｇｍｏｉｄ模 生大幅度的振动，影响车辆的行驶平顺性和安全 型，磁流变阻尼器的阻尼力表示如下： 性．汽车磁流变悬架是汽车的半主动控制的减震系 －βｖ ｗ Ｆ（１－ｅ ） 统，能够控制汽车行驶的平顺性．汽车磁流变悬架 Ｆ＝Ｆ ＋Ｃｖ＝ ｍ ｖ ＋Ｃｖ （１） ＭＲ ０ β ０ － １＋ｅｗ 是一个具有强非线性的系统，在一定的外界激励条 其中Ｆ 为磁流变阻尼器的屈服力，Ｃ 为阻尼系 件下极有可能发生混沌运动等复杂的非线性振 ｍ