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摘 要：减振器是车辆悬架的重要组成部分，其阻尼特性直接影响着整车的操纵稳定性与平顺性。传统的减振器设计模式是以阻尼特性为参考指标，不仅开发周期长，效率低，而且成本高。本文针对某一型号的减振器开发其仿真系统来提高减振器研发效率。
关键词：减振器 阻尼特性 仿真系统
1引言
随着人们对车辆性能的要求不断提高，减振器的结构和性能也必须不断改进和提高。目前我国的减振器技术水平同国外先进国家相比还十分落后，基本都是先对国外样件折装后进行实物测绘，通过反求或对测绘所得的参数做适当的修改得到新的样件，很少进行理论方面的研究，几乎没有自主设计能力。减振器在整车上的匹配实际上就是为满足车辆行驶平顺性与操纵稳定性而匹配一定阻尼特性的减振器，是主机厂和减振器生产厂家一直重点关注的技术重点和难点。阻尼特性的仿真也可以应用到整车的仿真中，阻尼特性的仿真与优化不仅在减振器设计和开发上有着重要意义，而且对整车行驶平顺性，操作稳定性和安全性也有着十分重要的意义。
2 仿真分析系统的建立与运行
2.1、仿真程序流程
根据减振器的行程以及其复原阀和压缩阀的工作状态，减振器计算机仿真流程可按图1执行。
图1 减振器阻尼特性仿真总流程图
2.2、基于MATLAB/Simulink的减振器阻尼特性仿真
Simulink仿真系统是MATLAB最重要的组件之一，能够使用户和系统交互进行动态系统建模、仿真和综合分析。在MATLAB的Simulink仿真系统中，系统提供了大量的标准模型库，用户可以在此基础上创建新的模型库，用以描述、模拟和评价系统的功用和性能，从而达到系统分析的目的。另外，还可以联合其他软件包一起来完成更多更复杂的分析任务。
与MATLAB的其他组件相比较，simulink一个突出特点就是它完全支持图形用户界面，这样就极大地方便了用户的操作。用户只需要选择相应的组件模型后，将相应的图标放在仿真系统的创建界面内按一定的逻辑关系连接后就可以实现功能的仿真与运行。用户可以通过图块方式，分层设计流程，将主要的精力放在算法和模块结构的实现上，而不必将大量的精力放在深奥的数学推演和繁琐的编程上。
Simulink模块库中包含有多个子模块库，如sources（信号输入模块）、math operations（数学运算模块）、sinks（显示输出模块）等。用户可以根据自己的需求将这些模块按照一定的数学逻辑关系组合起来，完成具有特定功能的运算和信号处理。Sinks的应用可以对仿真模型中的信号的每一步变化进行监测。在实际的运算过程中，可以将Display、Scope和XYGraph等模块接入到需要监视的信号处，这样就可以迅速地查找模型中的错误，然后针对错误位置相应地进行修改。subsystem（子系统模块）也是非常重要的模块，利用子系统模块可以方便地将具有某一特定运算功能的模块组合成一个简单的子系统，这样可以使模型得到简化，便于连线，同时可以提高效率，便于调试。
Sine Wave为正弦输入位移信号 ， 为测试行程， 为角频率；经数值微分器Derivative求导后得到的变量相当于速度v；饱和环节Satuaration1模块的上下限为[0 ∞），饱和环节Saturation2的上下限为（-∞，0]，即若v大于零信号经过Satuaration1进入Subsystem1（复原行程子系统），否则，信号经Satuation2进入Subsystem2（压缩行程子系统） 。复原行程和压缩行程子系统模块的方块图，如图4所示：
图4 复原行程simulink subsystem
在复原行程simulink subsystem和压缩行程simulink subsystem中，经in1后的上半支是关于复原阀系流量-压力特性的计算，下半支则是关于压缩阀系流量-压力特性的计算，因此Subsystem1和Subsystem2的out1输出的分别是复原和压缩行程中减振器上腔和下腔的压差P12，经Add2后得到系统的P12，同理，经Add3得到的是贮油腔与下腔的压差P32；P3是经大气压力P0和空气弹性计算得到的贮油腔的压强力。Out1，Out2，Out3分别将位移x，速度v，阻尼力值F输出以供matlab在工作空间中调用。F-x 和F-v为两个XYGraph，可直接实时显示仿真的示功曲线图和速度特性图。
为完成特定的仿真功能，每个模块都应设置相应的参数，如双击gain2图块，
图6模块参数设置
在弹出的参数对话框，如图6所示，在Gain设置参数为 ，这里是以变量的形式设置参数，在工作空间中定义 和 的值，仿真模块中的参数即可生效。同样地，可以为其他模块设置相应的参数。
针对所研究的减振器的阀系的不同结构与配置，分别搭建了三个不同的仿真系统如下表。
3、小结
本文在确定了仿真流程之后，根据上章所建立的数学模型，应用MATLAB/Simulink模块针对阀系配置建立了减振器的仿真模型，对减振器的开发有重要的意义。
參考文献：
[1]《汽车工程手册摩托车篇》编辑委员会.汽车工程手册[M].北京：人民交通出版社.2001.5.429-459.
[2]俞德孚.车辆悬架减振器的理论与实践[J].兵工学报-坦克装甲车与发动机分册，1988（3）：25-273.
[3]吕振华，李世民. 筒式液阻减振器动态特性模拟分析技术的发展[J].清华大学学报，2002，42（1）：1532-1536.
[4]张昊晗，李浙昆，谢军，李磊.筒式液阻减振器的阻力特性及发展状况[J].液压气动与密封，2008（3），4-7.
关键词：减振器 阻尼特性 仿真系统
1引言
随着人们对车辆性能的要求不断提高，减振器的结构和性能也必须不断改进和提高。目前我国的减振器技术水平同国外先进国家相比还十分落后，基本都是先对国外样件折装后进行实物测绘，通过反求或对测绘所得的参数做适当的修改得到新的样件，很少进行理论方面的研究，几乎没有自主设计能力。减振器在整车上的匹配实际上就是为满足车辆行驶平顺性与操纵稳定性而匹配一定阻尼特性的减振器，是主机厂和减振器生产厂家一直重点关注的技术重点和难点。阻尼特性的仿真也可以应用到整车的仿真中，阻尼特性的仿真与优化不仅在减振器设计和开发上有着重要意义，而且对整车行驶平顺性，操作稳定性和安全性也有着十分重要的意义。
2 仿真分析系统的建立与运行
2.1、仿真程序流程
根据减振器的行程以及其复原阀和压缩阀的工作状态，减振器计算机仿真流程可按图1执行。
图1 减振器阻尼特性仿真总流程图
2.2、基于MATLAB/Simulink的减振器阻尼特性仿真
Simulink仿真系统是MATLAB最重要的组件之一，能够使用户和系统交互进行动态系统建模、仿真和综合分析。在MATLAB的Simulink仿真系统中，系统提供了大量的标准模型库，用户可以在此基础上创建新的模型库，用以描述、模拟和评价系统的功用和性能，从而达到系统分析的目的。另外，还可以联合其他软件包一起来完成更多更复杂的分析任务。
与MATLAB的其他组件相比较，simulink一个突出特点就是它完全支持图形用户界面，这样就极大地方便了用户的操作。用户只需要选择相应的组件模型后，将相应的图标放在仿真系统的创建界面内按一定的逻辑关系连接后就可以实现功能的仿真与运行。用户可以通过图块方式，分层设计流程，将主要的精力放在算法和模块结构的实现上，而不必将大量的精力放在深奥的数学推演和繁琐的编程上。
Simulink模块库中包含有多个子模块库，如sources（信号输入模块）、math operations（数学运算模块）、sinks（显示输出模块）等。用户可以根据自己的需求将这些模块按照一定的数学逻辑关系组合起来，完成具有特定功能的运算和信号处理。Sinks的应用可以对仿真模型中的信号的每一步变化进行监测。在实际的运算过程中，可以将Display、Scope和XYGraph等模块接入到需要监视的信号处，这样就可以迅速地查找模型中的错误，然后针对错误位置相应地进行修改。subsystem（子系统模块）也是非常重要的模块，利用子系统模块可以方便地将具有某一特定运算功能的模块组合成一个简单的子系统，这样可以使模型得到简化，便于连线，同时可以提高效率，便于调试。
Sine Wave为正弦输入位移信号 ， 为测试行程， 为角频率；经数值微分器Derivative求导后得到的变量相当于速度v；饱和环节Satuaration1模块的上下限为[0 ∞），饱和环节Saturation2的上下限为（-∞，0]，即若v大于零信号经过Satuaration1进入Subsystem1（复原行程子系统），否则，信号经Satuation2进入Subsystem2（压缩行程子系统） 。复原行程和压缩行程子系统模块的方块图，如图4所示：
图4 复原行程simulink subsystem
在复原行程simulink subsystem和压缩行程simulink subsystem中，经in1后的上半支是关于复原阀系流量-压力特性的计算，下半支则是关于压缩阀系流量-压力特性的计算，因此Subsystem1和Subsystem2的out1输出的分别是复原和压缩行程中减振器上腔和下腔的压差P12，经Add2后得到系统的P12，同理，经Add3得到的是贮油腔与下腔的压差P32；P3是经大气压力P0和空气弹性计算得到的贮油腔的压强力。Out1，Out2，Out3分别将位移x，速度v，阻尼力值F输出以供matlab在工作空间中调用。F-x 和F-v为两个XYGraph，可直接实时显示仿真的示功曲线图和速度特性图。
为完成特定的仿真功能，每个模块都应设置相应的参数，如双击gain2图块，
图6模块参数设置
在弹出的参数对话框，如图6所示，在Gain设置参数为 ，这里是以变量的形式设置参数，在工作空间中定义 和 的值，仿真模块中的参数即可生效。同样地，可以为其他模块设置相应的参数。
针对所研究的减振器的阀系的不同结构与配置，分别搭建了三个不同的仿真系统如下表。
3、小结
本文在确定了仿真流程之后，根据上章所建立的数学模型，应用MATLAB/Simulink模块针对阀系配置建立了减振器的仿真模型，对减振器的开发有重要的意义。
參考文献：
[1]《汽车工程手册摩托车篇》编辑委员会.汽车工程手册[M].北京：人民交通出版社.2001.5.429-459.
[2]俞德孚.车辆悬架减振器的理论与实践[J].兵工学报-坦克装甲车与发动机分册，1988（3）：25-273.
[3]吕振华，李世民. 筒式液阻减振器动态特性模拟分析技术的发展[J].清华大学学报，2002，42（1）：1532-1536.
[4]张昊晗，李浙昆，谢军，李磊.筒式液阻减振器的阻力特性及发展状况[J].液压气动与密封，2008（3），4-7.