《汽車顫鳴現象機理的非線性動力學解析及其抑制》是依託同濟大學，由吳光強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：汽車顫鳴現象機理的非線性動力學解析及其抑制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳光強
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
顫鳴（Groan）是裝有液力機械式自動變速器和盤式制動器汽車上常見的一種動力學現象，表現為較強烈的抖振和低頻噪聲，汽車在城市擁堵道路上長時間處於走停狀態時尤為明顯。汽車停止時，輕放制動踏板使其處於起步的臨界狀態，驅動力克服制動和行駛阻力使車輛行駛，制動盤與摩擦塊間靜動摩擦、粘滑特性轉換時，摩擦力的減小產生了負阻尼力，制動盤-摩擦塊出現自激振動，其導致的制動力矩波動使得動力傳動系統產生扭振，從而形成顫鳴現象；輕踩制動踏板使汽車停止時也會產生該現象。本項目的研究內容為：顫鳴現象的實車試驗，分析其固有特徵；液力變矩器、變速器、盤式制動器和懸架等的非線性特性分析；可全面描述顫鳴現象的耦合系統非線性動力學建模，研究各參數對該現象的影響及貢獻因子、其產生的機理；系統參數的多目標最佳化，抑制和消除顫鳴的措施等。該研究不僅可推動摩擦學和非線性動力學等學科的發展，還可為汽車NVH性能的設計提供理論依據。
結題摘要
顫鳴是裝有液力機械式自動變速器和盤式制動器汽車常見的一種動力學現象，主要發生在車輛從靜止狀態起步時，或車輛緩慢制動至完全靜止前，表現為較強烈的抖振和低頻噪聲，汽車在城市擁堵道路上長時間處於啟停狀態時尤為明顯。本項目圍繞顫鳴現象的機理、非線性動力學建模與抑制及實驗開展相關的研究工作。 （1）顫鳴現象的機理研究：包括粘滑運動穩定性分析、數值計算與分岔研究。顫鳴的產生機理是制動盤與制動塊之間的粘滑運動，歸結為穩定性問題，與系統的阻尼、摩擦係數、制動盤轉速以及制動壓力等相關。研究發現：Hénon與Runge-Kutta相結合的數值方法能夠提高粘滑運動的數值計算精度，套用龐加萊映射獲取系統以動摩擦係數為分岔參數的周期1、周期3、周期6及混沌等四種運動形態。 （2）顫鳴現象的非線性動力學建模與抑制研究：建立包含制動器、動力傳動系統與懸架的耦合系統非線性動力學模型，分析抑制顫鳴現象的方法；採用系統動力學與結構動力學混合方法仿真顫鳴現象，研究動力傳動系統扭轉振動、制動器振動、車輛縱、垂向振動之間的關聯，從摩擦塊材料特性、制動器參數、動力傳動系統參數、懸架剛度等方面分析顫鳴的抑制方法，並採用多目標最佳化方法減少傳至車內的噪聲。 （3）顫鳴現象的實驗研究：通過實車實驗採集並提取顫鳴信號，分析顫鳴的特徵與傳遞路徑，研究顫鳴噪聲的聲品質評價方法。研究發現：相空間重構與PCA相結合是提取顫鳴信號的有效方法，信號相干分析表明顫鳴現象主要有制動鉗-轉向節-下搖臂-副車架、制動鉗-轉向節-滑柱等兩條傳遞路徑，首次通過主、客觀評價試驗建立顫鳴噪聲主觀煩躁度與A聲級、響度及粗糙度之間的多元線性回歸模型。 項目的研究成果，在高水平國際刊物上發表SCI論文2篇，EI論文14篇，ISTP論文1篇，獲得中國汽車工業科學技術獎二等獎1項，上海市技術發明獎二等獎1項，申請國家發明專利2項，獲國家計算機軟體著作權3項；多次舉辦、參加汽車領域的重要國際學術會議，被美國SAE組織委員會邀請做主旨報告一次，並與國際高水平院校開展科研合作。本項目從理論與實驗角度全面研究了顫鳴現象，結合非線性動力學理論與方法，揭示汽車顫鳴現象的產生機理，尋求其抑制方法，為裝備有自動變速器和盤式制動器的車輛NVH性能設計、最佳化及其控制提供了重要理論依據與方法。
