(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210725746.3 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 河海大学 地址 210000 江苏省南京市 鼓楼区西康路1 号 (72)发明人 王珏　张莹　项颖　单柯　张玉全　 (74)专利代理 机构 南京千语知识产权代理事务 所(普通合伙) 32394 专利代理师 尚于杰 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 随机位移激励下含有负刚度和惯容器协作 的悬架系统减 振设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种随机位移激励下含有负 刚度和惯 容器协作的悬架系统减振设计方法， 包 括S1： 建立含负刚度的惯容减振悬架系统的动力 学模型； S2： 基于步骤S1中的动力学模型， 求解运 动控制方程得到传递函数， 推导簧载质量位移均 方值的解析表达式； S3： 以簧载质量位移均方值 的H2范数为优化目标， 优化设计悬架减振系统的 参数。 其中， 惯容元件解决了传统动力吸振器中 质量块质量过大的缺陷且便于在结构中安装， 含 惯容的悬架减振 结构不仅降低了整车整备质量， 也提高了 车辆工作性能； 负刚度元件的引入能够 有效减少悬架系统对外部激振力的传递， 减 轻主 结构振动烈度， 含负刚度的惯 容减振悬架系统能 够实现更优良的减 振效果。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 115099035 A 2022.09.23 CN 115099035 A 1.随机位移激励下含有负刚度和惯容器协作的悬架系统减振设计方法， 其特征在于， 包括如下步骤： S1： 建立含负刚度的惯容减 振悬架系统的动力学模型： 将悬架结构中弹性元件所承载的质量简化为用m表示的集中质量块， 将弹性元件简化 为用刚度k表示的第一弹簧， 增加减振结构Y(kn,md,kd,cd)， 该减振系统与第一弹簧并联后 位于车架和车桥之间， 所述减振系统包括负 刚度元件、 惯容元件、 第二弹簧和阻尼元件， 其 中， 为惯容元件的质量为md， 第二弹簧的刚度为kd， 阻尼元件的阻尼系数为cd、 负刚度元件的 刚度为kn； S2： 基于步骤S1中的动力学模型， 求解运动控制方程得到传递函数， 推导簧载质量位移 均方值的解析表达式； S3： 以簧载质量 位移均方值的H2范数为优化目标， 优化设计悬架减 振系统的参数。 2.根据权利要求1所述的随机位移激励下含有负刚度和惯容器协作的悬架系统减振设 计方法， 其特 征在于， 所述 步骤S1中， 该减 振系统包括如下两种形式： 第一种形式为： 惯容元件和负刚度元件并联， 第 二弹簧和阻尼元件并联， 两个并联组件 串联， 记为含负刚度的混联 型惯容减 振悬架系统； 第二种形式为： 惯容元件和 负刚度元件并联后与阻尼cd和惯容mi并联后与弹簧kd串联， 记为含负刚度的串联 型惯容减 振悬架系统。 3.根据权利要求2所述的随机位移激励下含有负刚度和惯容器协作的悬架系统减振设 计方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 根据达朗贝尔原理， 两种惯容减振悬架系统的动力学 模型的运动控制方程如下： 含负刚度的混联 型惯容减 振悬架系统的运动控制方程： 含负刚度的串联 型惯容减 振悬架系统的运动控制方程： 其中， 各元件之间连接节点的位移用xn表示， n＝1,2,3； u 为悬架系统底 部受到由路面不 平引起的垂向位移激励u(t)， 其中t为时间， 该位移激励的频率 为ω。 4.根据权利要求3所述的随机位移激励下含有负刚度和惯容器协作的悬架系统减振设 计方法， 其特 征在于， 所述 步骤S2中， 推导 簧载质量 位移均方值的解析表达式的过程如下： 引入如下参数： 质量比 刚度比 负刚度比 固有频率 阻 尼比 频率比 将其代入上述 运动控制方程中， 进行拉普拉斯变换后得到簧载质量的传递 函数：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115099035 A 2其中， X1‑i表示不同形式减振系统主结构的振幅， U表示地面位移激励的振幅， s＝jλ， ， 为复数单位； i＝1、 2， 分别对应含负刚度的混联型惯容减振结构(N ‑SPIS‑I)和含负 刚度的串联型惯容减振结构(N ‑SIS)。 含负刚度的混联型惯容减振结构中传递函数的系数 表达式如下： 含负刚度的串联 型惯容减 振结构中传递 函数的系数表达式如下： 5.根据权利要求4所述的随机位移激励下含有负刚度和惯容器协作的悬架系统减振设 计方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， 以功率谱密度为S(ω)＝S0的随机白噪声激励模拟路 面的不平度， 则含负刚度的不同惯容减 振模型簧载质量的位移均方值可表示 为： 无量纲化 位移均方值响应， 令： 由留数定理可以得到各减振系统簧载质量的无量纲化位移均方值解析解， 其中， 含负 刚度的混联 型惯容减 振结构的无量纲化 位移均方值 解析解如下： 含负刚度的串联 型惯容减 振结构的无量纲化 位移均方值 解析解如下： 随机激励下基于主结构位移均方值H2范数的优化目标是主结构响应曲线下的面积最小 化， 即簧载质量的位移均方值最小， 求得含负刚度的混联型和串联型惯容减振结构的最优权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115099035 A 3