重型多轴车辆互连油气悬架特性分析

以重型多轴车辆互连悬架系统为研究对象,建立了四轴互连油气悬架液压系统数学模型。模型中考虑了管路沿程压力损失、局部压力损失和油缸活塞杆运动摩擦力的影响,并进行仿真分析,通过台架试验验证了模型的正确性。基于互连油气悬架液压系统数学模型,对比分析了垂向和侧倾工况下互连悬架和独立悬架的刚度和阻尼特性,以及对互连悬架阻尼特性进行参数化分析。结果表明：在垂向工况下,互连悬架蓄能器内气体体积变化量相当于各活塞杆进出油缸的体积,与独立悬架蓄能器内气体体积变化量相等,因此互连悬架与独立悬架刚度特性相同,但其阻尼力大于独立悬架;侧倾工况下,互连悬架在增加侧倾刚度的同时也明显增大了阻尼力。两种工况下,独立悬架阻尼特性不变,互连悬架阻尼力随单向阀直径增大、阻尼阀直径增大、油管直径增大、油缸内径减小和活塞杆直径增大而减小。     

互联悬架液压参数灵敏度分析及优化

针对液压参数对互联悬架输出响应影响程度大小的问题,建立了四自由度液压互联悬架半车侧倾耦合频域模型,通过计算系统的传递函数及施加路面激励,得到了悬架模型在垂直模态和侧倾模态下的加速度谱密度响应。采用基于模糊灰色关联的灵敏度分析方法对悬架垂直模态和侧倾模态进行分析,得到了各液压参数的灰色关联度。运用多目标优化算法NSGA-Ⅱ,以两种模态下的悬架响应为优化目标,对灵敏度大的液压参数进行了优化。优化后两种模态下加速度功率谱密度峰值及加速度均方根值均有减小,液压互联悬架平顺性得到提高。     

同侧耦连油气悬架车辆平顺性分析

针对同侧耦连油气悬架对多轴车辆行驶平顺性的影响,建立同侧耦连油气悬架液压系统模型和整车与油气悬架耦合动力学模型。开展油气悬架台架试验,验证了油气悬架模型的正确性。安装同侧耦连油气悬架和独立悬架车辆在随机路面输入下进行了行驶平顺性仿真分析,并对同侧耦连油气悬架车辆平顺性进行参数化分析。结果表明,随机路面输入下,同侧耦连油气悬架各油缸刚度特性一致,因此车身俯仰角较独立悬架较小,且能够平衡各轴轮胎动载荷;随着车速的增加,车身质心加权加速度和轮胎动载荷均呈增加趋势,但车身质心加权加速度在车速为50~60 km/h过程中稍有下降,在车速为60~80 km/h过程中基本保持不变;蓄能器静平衡初始体积减小,刚度增大,车身质心加权加速度随蓄能器静平衡初始体积减小呈增大趋势,但在车速为60~80 km/h过程中不同初始体积对加速度影响不同,蓄能器静平衡初始体积变化对轮胎动载荷影响不明显。     

装有液压互联悬架的某型SUV车辆动力学分析及路试验证

提出一种新型油气互联悬架,用于替代传统车辆所使用的稳定杆,在基本不影响车辆其他性能的前提下有助于提高抗侧翻性能。为研究该悬架对某型SUV车辆操纵稳定性的影响,搭建了基于CarSim/Simulink/AMESim的联合仿真平台,建立了液压互联悬架的整车机液耦合的多体动力学模型。仿真结果表明,装有液压互联悬架的整车在操纵稳定性评价中得分较高。为了验证该仿真平台的正确性和进一步研究该油气互联悬架对车辆性能的影响,基于某型SUV车辆开发了整套油气互联悬架样车,并进行了路试。实验结果与仿真结果吻合较好,从而验证了仿真平台的正确性,为后续该类悬架的设计和优化提供一种新的计算机仿真方法。实验和仿真结果表明,在不影响车辆舒适性的前提下,液压互联悬架能提供较大的侧倾刚度,增强高速转弯时车辆的安全性,提高车辆的操纵稳定性。     

装有抗侧翻液压互联悬架校车的动态特性分析

基于牛顿第二定律和传递矩阵法,建立装有抗侧翻液压互联悬架校车全车模型的机液耦合系统动力学方程。完成该非线性系统特征值辨识及模态分析,并对比分析校车安装液压互联悬架前后的动态特性。分析了阻尼阀参数对校车主要模态动态特性关系的影响,结合整车模态匹配策略及阻尼特性需求,提出基于搜索法的阻尼阀参数设计方法,并通过校车动态特性分析验证了该方法的有效性。分析结果表明,抗侧翻液压互联悬架可显著提高车辆的抗侧翻性能,通过合理设计阻尼阀参数可极大改善该耦合系统的阻尼特性。     

基于两级蓄能器结构油气悬架的特性研究

针对重型车辆在空载和满载工况下载荷差距较大的特点,在传统液压弹簧悬架基础上设计了适合车辆作业要求的两级蓄能器结构的油气悬架系统,建立了液压弹簧悬架与两级蓄能器结构油气悬架刚度和阻尼的数学模型以及单悬架的振动模型,对比分析了在模拟随机路面输入下,悬架在空载与满载工况下的振动特性。仿真与试验结果表明:通过对两级蓄能器参数的合理匹配,能够使悬架系统的固有频率在两种不同工况下基本一致,验证了改进后的两级蓄能器油气悬架在改善车辆行驶的平顺性和稳定性效果显著。     

油气悬架参数对自卸车侧倾稳定性的影响

为研究连通式油气悬架系统参数对铰接式自卸车侧倾稳定性的影响,建立了基于Simpack的整车多体动力学模型、基于AMESim的前悬架系统及转向系统全液压模型和基于Simulink的PID等转矩控制模型。然后,以Simulink为主要联合仿真环境进行了稳态回转试验,分析了连通式油气悬架初始充气压力、蓄能器公称体积和阻尼孔直径对自卸车前车侧倾角和横向载荷转移率的影响规律。仿真结果表明:在相应的研究范围内,初始充气压力和蓄能器公称体积越小则自卸车侧倾稳定性越好,而阻尼孔直径大小对其影响较小。     

新型轨道车辆双蓄能器式油气悬架特性研究

为准确描述双蓄能器式油气悬架力学特性,基于流体力学原理,完整建立了某型城市客运车辆双蓄能器式油气悬架的力学模型,仿真得到了该型油气悬架的速度特性与位移特性;详细介绍了不同于一般车辆液压悬架阀片式的实体式阻尼阀;讨论了油气悬架关键参数对其外特性的影响,发现振动速度、蓄能器气压等因素对油气悬架外特性影响较大。双蓄能器式油气悬架是一类集变刚度特性与非线性阻尼力的气、液耦合体,适合载重量变化较大的城市客运车辆,有利于改善车辆平顺性。     

七桥混连油气悬架车辆振动优化与控制

为获得某七桥油气悬架登高平台消防车的最优振动响应,设计了同侧并连+对侧交连的油气悬架混合耦连方案。根据车辆结构特征,建立了"垂向-侧倾-俯仰-横摆"相耦合的二十自由度非线性动力学模型,联合仿真分析了车辆的振动响应特性,以及关键参数的影响规律。通过层次分析法和极差变换标准化处理,建立包含车辆平顺性和稳定性两评价指标的单目标优化函数,进行油气悬架系统参数优化运算。基于全局振动协调控制原理,应用李亚谱诺夫理论设计自适应律,进行模型参考自适应控制。仿真对比结果显示:参数优化叠加自适应控制后,车辆振动响应的评价指标得到了显著地改善。     

车辆电液馈能型互联悬架特性分析

为了提高馈能悬架的能量回收效果及动力学性能,提出了一种车辆电液馈能型互联悬架结构。根据流量/压降之间的关系,建立了整车7自由度与电液馈能型互联悬架的耦合数学模型,通过正弦激励对车辆电液馈能型互联悬架进行阻尼特性和馈能特性仿真。以四轮随机路面为输入,分析悬架对车辆的平顺性、行驶稳定性的影响。结果表明：阻尼力、馈能功率与激励频率、幅值成正比,馈能功率波动与之成反比,馈能效率随幅值、频率增大而先增大后减小;随机路面下,与被动悬架相比,电液馈能型互联悬架的俯仰模式、侧倾模式均可以改善动力学性能的同时实现振动能量的回收。     

汽车液压减振器热-机耦合动力学影响因素分析

建立考虑悬架系统振动、减振器机械阻尼特性、减振器发热及散热的汽车液压减振器热-机耦合动力学闭环系统的数学模型,分析车辆悬架系统参数、减振器结构参数及环境因素对减振器油液最终平衡温度及达到最终平衡温度所需时间的影响,为减振器设计提供理论指导.     

侧倾互联悬架系统特性研究

车辆行驶过程中,其运动是垂向运动、侧倾运动和俯仰运动等多种运动模式的叠加。本文通过AMESIM软件建立侧倾互联悬架模型,根据某SUV车参数以及不同工况研究侧倾互联悬架参数对系统输出特性的影响规律,为分析参数对整车性能影响提供依据,具有较强的工程应用价值。     

滚珠丝杠传动的车辆悬架作动器设计与应用

采用滚珠丝杠作为车辆主动悬架电动作动器的传动机构,提出了悬架系统设计方案。通过滚珠丝杠正向和逆向传动的传动效率分析,设计和制作了电动作动器,并对电动作动器进行了推力试验、耐久性与响应性试验、耐腐蚀性试验。结果表明,滚珠丝杠电动作动器具有结构简单、高推力和高可靠性,输出推力达到了预期设计值,能够满足车辆主动悬架抑制侧倾的要求。     

矿用汽车前悬架瞬态和稳态侧倾特性分析

侧倾特性是影响车辆平稳运行和安全行驶的重要因素,采用理论分析、仿真模拟和试验验证相结合的方法研究某款矿用自卸车前悬架的瞬态和稳态侧倾特性。结合油气悬架理论模型和台架试验分析结果,获得单气室油气悬架的非线性刚度和阻尼特性,分析悬挂缸的主要结构参数和工作参数变化对其输出特性所产生的影响;采用图解法确定独立前悬架侧倾中心的位置。建立矿用汽车独立式前悬架的数学模型和侧倾运动动态仿真模型,对前悬架的侧倾运动特性进行分析。通过仿真模型讨论油气悬架系统的阻尼孔面积、单向阀过流面积、初始充气量对质心侧倾性能的影响。采用正交试验的方法研究前悬架的稳态侧倾特性,最后通过灵敏度获得对悬架侧倾特性最敏感的变量。结果表明:油气悬架在抗侧倾能力上明显要优于其他类型的悬架     

互联式油气悬架系统的建模与仿真研究

以互联式油气悬架系统为研究对象,基于AMESim建立了工程车辆单桥四自由度悬架系统仿真模型,解决了AMESim的机械库元件只能进行一维仿真的问题,分析了单侧车轮受激励下车身位移和侧倾角的变化,同时分析了不同阻尼孔直径对互联式悬架系统车身振动特性的影响。     

全地面起重机连通式油气悬架平顺性研究

基于全地面起重机连通式油气悬架单桥四自由度车辆模型,建立ADAMS单桥动力学模型、AMESim液压系统模型以及MATLAB/Simulink的C级路面谱模型,以AMESim作为主控程序进行联合仿真,分析蓄能器初始充气压力、蓄能器容积及悬架油缸中阻尼孔径等参数对车辆平顺性的影响规律。分析结果得出:在一定范围内,随着蓄能器的总容积和悬架油缸阻尼孔径的增大,车身的加权加速度均方根值变小,即油气悬架的平顺性变好,随着蓄能器的初始充气压力的增大,车身的加权加速度均方根值先变小后变大,即油气悬架的平顺性先变好后变差。     

液压互联ISD悬架系统模式切换研究

为实现液压互联ISD悬架全局工况最优,提出一种基于模糊控制的液压互联ISD悬架系统模式切换控制策略。研究液压互联ISD悬架系统工作原理,仿真对比液压互联ISD悬架两种工作模式力学特性,确定模式切换参数,并设计悬架工作模式识别以及模式切换控制策略,针对液压互联ISD悬架工作模式构建液压互联ISD悬架模糊控制器,并进行整车仿真分析,仿真结果与预期基本一致。在此基础上设计液压互联ISD悬架样机,进行台架试验,验证了所提出的液压互联ISD悬架系统模型的正确性以及模糊切换控制方法的有效性。     

基于液压活塞式惯容器的车辆悬架性能研究

阐述了液压活塞式惯容器的基本结构、工作原理与承载力大的特点，建立了考虑摩擦力、寄生阻尼力和油液弹性效应的惯容器非线性力学模型。在数控液压伺服激振台上对液压活塞式惯容器进行了力学性能试验，基于试验结果，利用Matlab参数辨识工具箱对非线性力学模型中的参数进行辨识。在此基础上建立了包含液压活塞式惯容器非线性因素的车辆惯容器 弹簧 阻尼器（inerter-spring-damper，简称ISD）悬架动力学模型并进行了仿真分析。结果表明，当考虑液压活塞式惯容器非线性因素时，车辆ISD悬架系统的车身加速度均方根值增加5%，而轮胎动载荷与悬架动行程均方根值均有所减小,降低了车辆的行驶平顺性。     

罐车动力学建模与刚-液耦合特性研究

针对罐内液体晃动与罐车之间耦合效应极易影响车辆行驶稳定性的问题,基于参数化的等效单摆模型建立带贮罐类重型车辆的侧倾动力学模型,研究不同侧向加速度与悬架系统对侧倾稳定性的影响。结果表明:罐车的运动状态与液体晃动的耦合效应,加长了贮罐内液体晃动的振荡周期,且随着侧向加速度的增大,液罐车的载荷转移率幅值随之增大,从而降低车辆的稳定性。此外,车辆左、右轮阻尼与弹簧的刚度差对侧倾稳定性的影响较大,当左、右轮各自的阻尼和刚度相差过大时,罐车的侧倾稳定性急剧降低,因此定期检查悬架系统的性能对保证车辆行驶稳定性十分重要。     

安装液压互联悬架货车的机械液压多体系统建模及模态分析

针对传统悬架无法实现同时对车体俯仰和垂向振动模态的协调控制,提出一种新型液压互联悬架系统。运用传递矩阵法推导出液压子系统的阻抗阵,并建立机械多刚体和液压系统耦合的多体动力学方程。针对该类频率依赖特征方程的特征值问题,提出一种基于数值优化的特征值辨识方法,并验证该方法的有效性。运用模态理论,对比分析液压互联悬架系统对三轴重型货车车体振动模态影响的不同。结果表明,俯仰平面内的抗反向运动的液压互联悬架系统能在保持原有乘坐舒适性的同时,能有效抑制车体俯仰运动;安装抗反向运动的液压互联悬架系统后,车体俯仰刚度增强,其垂向振动刚度略有降低;同时车体和车轴振动峰值被极大地降低,车体振动衰减率明显增大。