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准零刚度隔振器在机动车辆上的应用

2017-01-04 16:34:20来源: 作者:xdnet

    随着我国经济的迅速发展,汽车已经作为一种生活的必须品进入到千家万户。连续几年,我国的汽车产销量一直是居于全球第一。在国外欧美等发达国家,虽然汽车总的保有量已经接近饱和,汽车产量也基本保持平稳,但是汽车生产商仍然投入大量的精力在新能源汽车以及无人驾驶汽车等新型汽车上。在汽车设计研发过程中,不管是常规的汽车还是新型汽车,无法避免的一个问题就是汽车的乘坐舒适性。汽车作为一种与人们生活紧密相连的交通工具,那就必须要注重使用者的感官体验:汽车内的布局应尽量让驾驶员以及乘员操作方便,色彩搭配让人心情舒畅,汽车视野尽量开阔,噪声小,娱乐设施完备,这些都能提高乘员的乘坐舒适性。还有一个重要方面,汽车行使过程应尽量的平稳,不随着坏路面以及起伏路面做过于激烈的振动,即汽车的行驶平顺性。在这些年间,我国的高速公路迅速发展,在国内建设了大量的高速公路网,路面质量都相当好,但是在许多的乡村公路、国道以及部分的城市道路仍然是仅仅相当于级公路,容易造成乘员的乘坐不舒适,而城市道路中的减速带、坏路面等也容易引起乘员不舒服。因此不论是对于迅速发展的汽车制造,还是对于科技前沿的新型汽车,改善汽车的平顺性都是具有十分重要的意义。
    准零刚度系统,顾名思义,其在平衡位置时候刚度近似等于零,故称其为准零刚度。准零刚度隔振系统是采用正负弹簧相互结合,系统刚度具有非线性特性,并且系统具有大的静刚度和小的动刚度特性。准零刚度隔振器是一种被动隔振器,由于它的准零特性,即在平衡位置时,隔振系统有大的静刚度和小的动刚度,因此能够实现低频甚至超低频的隔振;而且准零刚度隔振器对阻尼的敏感性使得在共振区间能有效抑制共振,有利于隔振。

    汽车的平顺性是舒适性的主要内容之一,主要是以行驶过程中人的主观感觉以及货物的损坏程度来评价的。当汽车在正常路面行驶过程中,乘员都会由于路面的不平而上下振动,当路面的突然变化而减振系统的减振效果有限而使得振动超出了一定范围,乘员就会感觉到不舒服。在当今汽车不仅作为交通工具,也作为人们休闲娱乐工具而使用的时候,乘坐的不舒服就会直接影响接下来乘员的工作生活等。而货车只有保证良好的平顺性,才能保证在运送货物的时候货物的完整性。汽车作为一个复杂的工作系统,像发动机等很多重要的部分在振动时都会对它的工作性能带来不好的影响,甚至导致工作故障的发生。因此,提高汽车的平顺性,对于汽车部件的使用可靠性以及使用寿命也有极大的意义。采用好的汽车轮胎以及隔振性能好的车架,都能改善汽车的行驶平顺性,但是它们对平顺性的影响都较小,而且现有技术已经取得了较为好的效果,技术上很难有突破。

    汽车悬架部分的隔振性能,对汽车平顺性有明显的影响。通过采用隔振性能良好的隔振元器件,就能明显改善汽车的平顺性,提升汽车的综合性能。现在在豪华车以及高端车上,采用的空气弹簧悬架就取得了很好的平顺性。但是由于空气弹簧成本较高,控制复杂,并不能实现大规模的应用。具有准零刚度特性的弹性系统,本身具有大的静刚度和小的动刚度,在低频振动尤其是大幅振动时候隔振效果十分明显,而且在阻尼的作用下能有效的消除隔振系统的共振。汽车在一般路面行驶的过程中,振动多为低频大振幅的振动,因此准零刚度隔振器的应用有望实现较为良好的隔振效果。加上准零刚度隔振器为被动隔振,无需复杂的控制系统即可实现较好的隔振,因此具有极大的应用前景。

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