摘 要

本文首先分析了路面不平度的统计特性，建立了悬架的动力学模型，利用路面功率谱密度求出不同等级路面下的馈能功率范围，证明了馈能式减震器有很大的馈能潜力。在AMESIM中建立能量回收式减震器模型，对整流桥、液压马达、蓄能器、外加电阻、发电机以及液压缸分别进行DOE分析，分析了它们的特性参数的变化对能量回收式减震器性能的的影响，采用全局探索法对各个部件进行了优化，并找出了各个部件的主要影响因数以及常用取值范围。使用全局探索法对能量回收式减震器进行多目标优化，优化目标为馈能功率和车身加速度，设计了三种激励信号：正弦激励、单位阶跃激励、C级路面激励 ，在三种不同的激励作用下，仅考虑由DOE分析出的各部件的主要影响因素，使用AMESIM和ISIGHT对能量回收式减震器模型进行联合仿真，采用多岛遗传算法，分别对三种不同的激励下的系统进行多目标优化。

关键词：能量回收；减震器；仿真；优化

Abstract

Firstly, this paper analyzes the statistical characteristics of road roughness, establishes a dynamic model of the suspension, and uses the power spectrum density of the road to determine the range of power fed to different grades of road surface. It is proved that the feed energy absorber has a large feed. Potential energy. An energy recovery shock absorber model was established in AMESIM. The DOE analysis was performed on rectifier bridges, hydraulic motors, accumulators, external resistors, generators, and hydraulic cylinders. Their characteristic parameters were analyzed for energy recovery shock absorption. The impact of the device performance, the use of global exploration method to optimize the various components, and find out the main factors of each component and the range of commonly used values. The global search method was used to optimize multi-objective energy-absorbing shock absorbers. The optimized targets were the feed energy and the vehicle body acceleration. Three excitation signals were designed: sinusoidal excitation, unit step excitation, and C-grade road surface excitation in three different ways. Under the incentive effect, only the main influencing factors of the components analyzed by the DOE were considered. The energy recovery shock absorber models were simulated using the AMESIM and ISIGHT, and the multi-island genetic algorithm was applied to each of the three different incentives. The system performs multi-objective optimization.

Key Words: Energy recovery; shock absorber; simulation; optimization

目 录

第1章 绪 论 1

1.1课题的研究意义 1

1.2能量回收型减震器研究概况 2

1.2.1国外研究概况 2

1.2.2国内研究概况 4

1.3本文研究内容 5

1.4本文主要技术路线 6

第2章 能量回收型减震器馈能潜力分析 7

2.1前言 7

2.2路面不平度的统计特性 7

2.3悬架动力学模型 8

2.4悬架消耗能量功率分析 9

第3章 液压整流桥设计 12

3.1前言 12

3.1.1液压整流桥作用 12

3.1.2 DOE分析方法 12

3.1.3全局探索法 13

3.2单向阀式整流桥内特性 14

3.3单向阀多参数分析 17

3.3.1单个单向阀开启压力影响分析 17

3.3.2四个单向阀开启压力影响分析 18

3.3.3单个单向阀流量压力梯度影响分析 21

3.3.4四个单向阀流量压力梯度影响分析 23

3.3.5单向阀全开流量影响分析 25

3.3.6单向阀多参数分析 26

3.4滑阀式整流桥 28

3.5单向阀式与滑阀式整流桥对比分析 29

第4章 能量回收型减震器方案设计 31

4.1前言 31

4.2蓄能器设计 32

4.2.1蓄能器内特性 32

4.2.2蓄能器DOE分析 34

4.2.3蓄能器优化 36

4.3液压马达及发电机参数设计 37

4.3.1液压马达内特性 38

4.3.2发电机内特性 40

4.3.3液压马达及发电机DOE分析 40

4.3.4液压马达及发电机的优化 42

4.4激励信号设计 44

4.4.1正弦激励 44

4.4.2单位阶跃激励 45

4.4.3 C级路面激励 45

4.5能量回收方案设计 47

4.6液压缸设计 53

4.7能量回收型减震器阻尼力介绍 56

第5章 能量回收型减震器软件仿真 60

5.1 前言 60

5.2评价指标分析 60

5.2.1加速度 60

5.2.2相对动载荷 60

5.3多目标优化 61

5.3.1前言 61

5.3.2正弦激励下的优化 61

5.3.2单位阶跃激励下的优化 64

5.3.4C级路面激励下的优化 67

5.4总结 70

第6章 总结与展望 71

6.1总结 71

6.2展望 71

参考文献 73

附录A 76

附A1 各级路面馈能潜力 76

附A2 C级路面功率谱 77

附录A3 功率随附加电阻变化 79

附录B 79

附录B1 单向阀流量压力梯度序列 79

附录B2 多岛模型参数搭配 81

附录B3 蓄能器DOE参数 81

致谢 82

第1章 绪 论

1.1课题的研究意义

近年来我国汽车销量屡创新高，汽车在人们的日常生活中起着重要作用。然而，能源紧缺与环境污染的形势越来越严峻，汽车消耗了大量的化石能源并产生了大量污染，针对汽车的节能减排刻不容缓。国内外学者在发动机热量回收、悬架能量回收、制动能量回收等方面做了许多研,本文研究的是悬架能量回收。车辆在正常行驶过程中，会受到路面不平带来的激励作用，使得悬架振动，汽车的簧上质量与簧下质量会在垂直方向上产生振动，这不仅不利于乘坐舒适性，对车辆的稳定性也有影响。

据相关数据表明，车辆以90的速度行驶在C级路面时时，汽车四个悬架的功率为19-46W,以60的速度行驶时，悬架的功率为24-58,本文也分析了C级路面下的悬架馈能功率，当车辆以20的速度行驶在C级路面时，馈能功率在182-728W之间，因此悬架有相当大的能量回收潜力，若能将这部分能量回收利用，就可减少汽车的能量消耗，实现节能减排。