每个人都喜欢在他们的车辆中顺利骑行 - 除非你在4轮驱动车辆中越野。我们大多数人都将避免颠簸和坑洼在最畅通的路面上驾驶。汽车制造商也认识到这一点。他们在电视上花费了大量的钱,打印和数字广告来促进他们的车辆在市场上骑行最顺利。购买汽车或卡车时,它可能是一个主要的卖点。

最近,创造最平稳的骑行是一个大学生项目的目标,他们一起工作,以确定什么将提供一个“更平稳”的骑行。该团队研究了一种方法,通过使用半主动悬架,而不是
被动悬架。

这个项目

高级顶点项目是所有从位于华盛顿切尼的东华盛顿大学机械工程专业毕业的学生的课程要求。该项目历时约6个月,每个学生以团队的形式构思、设计和制造一个设备和/或产品。这个特殊的团队由6名机械工程专业的学生组成:乔•瓦格纳、戈登•亨利、杰克•伊根、埃里克•约翰逊、钱德勒•约翰逊和米克尔•丹尼尔森。他们得到了两位导师Dr. Matthew Michaelis和Hessam Gharavi的帮助(两位都是EWU的教授)。

两名学生在听到Gharavi教授就这个主题做课外讲座后,对这个主题产生了兴趣。这种兴趣最终导致了高级顶石项目的想法,设计和制造半主动悬架系统,以进一步分析与被动悬架系统相比的动态响应。

如在学生项目报告中所解释的介绍:车辆的乘客不会直接体验道路轮廓本身,而是感受到悬架系统的结构响应,该悬架系统将道路的特定振幅比传输到汽车的座位上。车辆的悬架系统尽力尝试和削弱乘客的任何颠簸运动。他们的理论是半主动悬架将提供可变阻尼,这将允许降低幅度比,这会导致乘客乘坐舒适度的有效增加。通过用磁流变(MR)阻尼器更换减震器来实现变量阻尼。该变量阻尼从半主动悬架系统中阻尼将允许车辆悬架更好地处理可变的道路激励范围,而不是单个频率......意味着它会提供更平滑的骑行。

鉴于项目目标,该团队开发了工作流程分为子类别,以确保所有成员都有积极的作用。该团队将工作分为工程设计过程的四个阶段:问题范围阶段,概念几代阶段,设计和分析阶段,以及解决方案实施阶段。为了提供最佳的测试条件,该团队确定应建立一个四分之一车试验夹具框架,该框架为其他组件提供了结构支撑,并由结构管钢焊接在一起。悬架部件包括螺旋压缩弹簧,磁流变(MR)阻尼器,固定混凝土簧氏质量和浇流和簧簧配体。利用来自压缩机动力的气动缸致动器模拟道路激励。最后,电气组件由所有传感器,控制器,气动阀和电夹具组成。控制系统利用两种不同类型的传感器,以允许在半主动悬架系统和被动悬架模型之间进行不同的控制理论。AutomationDirect产品是项目的一部分,包括NITRA汽缸(使用4英寸直径的圆筒),阀门和气动配件。

为该项目开发的两种控制理论都使用了特定的舒适指数来确定是否根据条件语句向阻尼器发送功率;从而提供了不同级别的测试。通过在不同的幅值和频率下驱动气缸,对每种控制方法进行了测试。在这些幅值/频率对上分别分析了被动系统和半主动系统。这些试验的数据提供了数值结果。

结果显示,半主动和被动悬架系统之间的幅值比显著降低。这种减少是用与控制系统相同的传感器测量的。视觉和图形结果都证实了半主动悬架系统的幅值比相比降低了5%到20%
被动悬架。

使用半主动悬架系统,该团队能够成功降低系统的簧盖质量感受到的幅度比。单独的MR阻尼器的工作原理不足以单独降低振幅比。需要与正确的控制系统和电气组件连接,以确保阻尼器在正确的时间内开启和关闭。虽然确认半主动悬架系统能够成功降低系统的幅度比,但目前尚不清楚究竟是什么。需要更多的实验来检查各种控制理论及其具有不同振幅和频率的效果。最终,应检查阻尼器的作用,并更好地了解其响应如何在整个系统的响应中发挥作用。该项目担任半主动悬架试验夹具的伟大基础。

参与这个项目的所有学生都有机械工程的背景和课程,现在每个人都获得了该学科的理学学士学位。然而,这使得该项目的电气设计方面有时具有挑战性。幸运的是,该团队将此视为一个机会,并在项目结束时获得了电气工程领域的跨学科知识。除了电气设计,整个制造过程都由团队进行;因此,所有的设计方面都仔细考虑了可制造性的设计。机械工程的一个重要方面是理解完整的产品生命周期,而这完全依赖于那些制造设计的人。制造他们自己的设计让团队洞察到制造过程的困难。最后,在制造过程中,团队需要学习他们以前没有任何经验的新过程。其中一个例子是学习如何使用数控等离子切割机和数控铣床。

团队中的每个人都计划与一个有兴趣专业化控制系统行业的队友进行机械工程的职业生涯。该项目有许多方面与机械设计和制造有关,这将有利于本项目的所有成员,因为他们培养了职业生涯。华盛顿东部大学的高级Capstone项目旨在将学生通过整个工程设计过程,并作为课程的高潮。该项目帮助所有成员随着工程师和作为团队而制作的人际关系的人,因为许多人在毕业后留下了触感。这些毕业生前进的平稳道路