汽车减振器充气力及摩擦力特性辨识方法

吴鹏，苏少博，鲍东涌



汽车减振器充气力及摩擦力特性辨识方法

吴鹏，苏少博，鲍东涌

（华晨汽车工程研究院，辽宁 沈阳 110141）

提出了辨识汽车悬架液压减振器预充气体充气压力与充气量，以及减振器活塞杆与减振器筒之间摩擦力的方法。根据理想气体状态方程，以及摩擦力随速度方向变化的特性，推导了减振器气体力与摩擦力的表达公式。根据某减振器的试验数据，辨识得到减振器充气压力，充气体积以及摩擦力，并与试验结果进行了对比，结果表明，此方法精度高，计算快，具有实际工程意义。

减振器；充气压力；充气量；摩擦力

前言

汽车用液压减振器对于车辆的操纵稳定性与平顺性具有至关重要的作用。在车辆调试阶段，减振器需要反复调试，包括尝试不同的阀片种类，阀片开口大小，开阀压力等，以满足整车的使用要求。减振器内部的充气压力，可以消除减振器在由压缩行程转换为复原行程过程中的空程性畸变，从而对车的侧倾与俯仰控制有利，并能减小噪音。减振器内部的摩擦力，对于车的平顺性有不利影响，底盘设计过程应尽量减小悬架系统中的摩擦力。

在竞品分析阶段，工程师需要知道竞品车辆减振器的阻尼力、摩擦力、以及充气压力等参数，以便对新开发车型的减振器特性提出相关性能参数的要求。而竞品车减振器的充气压力以及充气量一般无法直接测试，所以需要利用辨识方法对减振器内部的充气压力，充气量以及摩擦力进行辨识。

1 减振器充气压力、充气量以及摩擦力模型

当在减振器试验台对减振器进行低速加载时，随活塞杆伸入减振器筒的体积变大，减振器内部气体体积减小，压力增大，压力与体积之间的关系满足理想气体状态方程中的等温过程。活塞杆与减振器筒之间的摩擦力，其作用机理比较复杂，实际工程使用过程中可以将其简化为常量，方向与活塞杆运动方向相反。基于以上理论基础，在减振器低速运动过程中，减振器的力与位移之间的关系可以写为：

2 减振器相关参数辨识与结果验证

2.1 参数辨识

根据公式(1)以及减振器在极低速度下的静态力测试数据，就可以利用Matlab中的辨识工具辨识出以上三个未知量。测试利用MTS减振器试验台进行，采用幅值为20mm的三角波，减振器速度为5mm/s，所采用的减振器为某车型后悬架减振器，活塞杆直径为12.4mm。

辨识工具采用Matlab中的非线性最小二乘函数Lsqnon -lin进行，以模型计算数据与试验数据偏差最小为原则进行优化，辨识得到相关的参数。

2.2 辨识结果验证

根据以上计算模型与试验数据，辨识得到的结果如下。

表1 减振器静态力特性辨识结果

辨识结果的均方根误差为6.8N/样本点，辨识的精度不但取决于算法，也取决于试验数据的振荡程度。根据辨识结果，计算得到减振器的静态力特性，并与试验数据进行了对比，结果如图1所示。

3 结论

基于理想气体状态方程，并将减振器摩擦力简化为常量，提出了减振器充气压力，充气体积以及摩擦力的辨识方法。结果表明，此方法精度高，计算快，具有实际的工程意义。

[1] 谭超,刘宝记,俞德孚等.悬架双筒液压充气减振器外特性研究报告[J].兵工学报:坦克装甲车与发动机分册,1997.

[2] John C.DIXON著.李惠彬,孙振莲,金婷,等译.减振器手册.机械工业出版社,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

吴鹏，就职于华晨汽车工程研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.042