钢板弹簧Fancher模型物理机理及参数辨识

何 荣，郭 睿，管 欣，彭立恩

（吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室，长春 130022）

钢板弹簧非独立悬架承载特性直接影响整车的操纵稳定性和乘坐舒适性，是整车开发中重要的总成特性之一。因此，建立精准的钢板弹簧非独立悬架总成特性模型对于整车动力学开发具有非常重要的意义［1-2］。由于钢板弹簧非独立悬架的各片簧之间具有摩擦明显、多片簧不同时起作用、加载和卸载摩擦特性不同的特点，钢板弹簧非独立悬架表现出了很强的非线性迟滞特征，例如小变形运动时的乘适刚度（Ride stiffness）与大变形运动时的名义刚度（Nominal stiffness）常表现出数倍的差距［3］。因此，在建立高精度汽车动力学模型的时候，必须考虑钢板弹簧悬架的非线性迟滞特性。

目前，国内外学者和工程人员大致从两个角度对钢板弹簧迟滞特性模型进行了研究，一类是基于总成结构的承载特性模型，常用方法是通过有限元非线性接触算法模拟板簧各片间的摩擦特性［4］；另一类是基于总成特性的模型［5］，如美国汽车工程学会推荐的三连杆模型，该方法结构简单，并考虑了钢板弹簧悬架的部分结构特征，在运动学特性计算方面的精度较高［6］。Fancher等［7-8］提出用特性方程来描述悬架非线性迟滞特性的方法，该模型是根据钢板弹簧大量特性实验结果总结出的半经验模型，现已广泛应用于汽车动力学仿真软件CarSim 和TruckSim 中［9-10］。在参数选取方面，Fancher等［7］建议根据钢板弹簧加载、卸载实验曲线分别求出载荷变化与悬架变形的关系表达式。……