汽車減振器充氣力及摩擦力特性辨識方法

吳鵬，蘇少博，鮑東涌

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汽車減振器充氣力及摩擦力特性辨識方法

吳鵬，蘇少博，鮑東涌

（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110141）

提出了辨識汽車懸架液壓減振器預充氣體充氣壓力與充氣量，以及減振器活塞桿與減振器筒之間摩擦力的方法。根據理想氣體狀態方程，以及摩擦力隨速度方向變化的特性，推導了減振器氣體力與摩擦力的表達公式。根據某減振器的試驗數據，辨識得到減振器充氣壓力，充氣體積以及摩擦力，并與試驗結果進行了對比，結果表明，此方法精度高，計算快，具有實際工程意義。

減振器；充氣壓力；充氣量；摩擦力

前言

汽車用液壓減振器對于車輛的操縱穩定性與平順性具有至關重要的作用。在車輛調試階段，減振器需要反復調試，包括嘗試不同的閥片種類，閥片開口大小，開閥壓力等，以滿足整車的使用要求。減振器內部的充氣壓力，可以消除減振器在由壓縮行程轉換為復原行程過程中的空程性畸變，從而對車的側傾與俯仰控制有利，并能減小噪音。減振器內部的摩擦力，對于車的平順性有不利影響，底盤設計過程應盡量減小懸架系統中的摩擦力。

在競品分析階段，工程師需要知道競品車輛減振器的阻尼力、摩擦力、以及充氣壓力等參數，以便對新開發車型的減振器特性提出相關性能參數的要求。而競品車減振器的充氣壓力以及充氣量一般無法直接測試，所以需要利用辨識方法對減振器內部的充氣壓力，充氣量以及摩擦力進行辨識。

1 減振器充氣壓力、充氣量以及摩擦力模型

當在減振器試驗臺對減振器進行低速加載時，隨活塞桿伸入減振器筒的體積變大，減振器內部氣體體積減小，壓力增大，壓力與體積之間的關系滿足理想氣體狀態方程中的等溫過程。活塞桿與減振器筒之間的摩擦力，其作用機理比較復雜，實際工程使用過程中可以將其簡化為常量，方向與活塞桿運動方向相反。基于以上理論基礎，在減振器低速運動過程中，減振器的力與位移之間的關系可以寫為：

2 減振器相關參數辨識與結果驗證

2.1 參數辨識

根據公式(1)以及減振器在極低速度下的靜態力測試數據，就可以利用Matlab中的辨識工具辨識出以上三個未知量。測試利用MTS減振器試驗臺進行，采用幅值為20mm的三角波，減振器速度為5mm/s，所采用的減振器為某車型后懸架減振器，活塞桿直徑為12.4mm。

辨識工具采用Matlab中的非線性最小二乘函數Lsqnon -lin進行，以模型計算數據與試驗數據偏差最小為原則進行優化，辨識得到相關的參數。

2.2 辨識結果驗證

根據以上計算模型與試驗數據，辨識得到的結果如下。

表1 減振器靜態力特性辨識結果

辨識結果的均方根誤差為6.8N/樣本點，辨識的精度不但取決于算法，也取決于試驗數據的振蕩程度。根據辨識結果，計算得到減振器的靜態力特性，并與試驗數據進行了對比，結果如圖1所示。

3 結論

基于理想氣體狀態方程，并將減振器摩擦力簡化為常量，提出了減振器充氣壓力，充氣體積以及摩擦力的辨識方法。結果表明，此方法精度高，計算快，具有實際的工程意義。

[1] 譚超,劉寶記,俞德孚等.懸架雙筒液壓充氣減振器外特性研究報告[J].兵工學報:坦克裝甲車與發動機分冊,1997.

[2] John C.DIXON著.李惠彬,孫振蓮,金婷,等譯.減振器手冊.機械工業出版社,2011.

Identify method of automotive shock absorber inflation characteristic and friction force

Wu Peng, Su Shaobo, Bao Dongyong

（Brilliance Automotive Engineering Research Institute, Liaoning Shenyang 110141 )

The method of identify the shock absorber inflation pressure, inflation volume and friction force is proposed. The model is built based on ideal gas state equation. Take a shock absorber as an example, identified the gas pressure, gas volume, and friction force. The compare result between test data and simulation result show that this method is high efficiency and practical.

shock absorber; inflation pressure; gas volume; friction force

A

1671-7988(2018)24-117-02

U462

A

1671-7988(2018)24-117-02

U462

吳鵬，就職于華晨汽車工程研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.042