液压互联悬架系统关键参数对车辆动力学响应影响及试验验证

液压互联悬架系统能有效改善车辆的操纵稳定性与安全性,因此分析其关键设计参数对车辆动力学响应的影响具有重要意义。以某SUV为应用对象,设计一套侧倾互联式液压悬架系统。在机械液压耦合边界处,车辆将其运动状态量传递至液压系统,引起蓄能器内气体体积变化,从而改变液压回路中系统油压,进而引起耦合边界处作用力变化。将该作用力引入车辆运动方程,提出一种机械液压耦合车辆动力学模型。开展相关试验验证该模型应用于车辆动力学研究的有效性。选取蛇行试验工况,分析液压互联悬架系统关键参数对车辆响应的影响。仿真结果表明,侧倾角和轮胎动载荷的幅值与系统油压、液压作动器上下腔面积差和面积比呈负相关,与蓄能器初始气体体积呈正相关;各关键参数对车辆侧向加速度峰值影响不明显。考虑开展相关试验研究的可行性,对车辆进行实车测试及数据分析,验证仿真分析结论。     

残损航空器搬移拖车液压悬架参数分析及优化

为了合理选择残损航空器搬移拖车液压悬架参数使整车具有较好的动态性能,建立了两自由度液压悬架模型,推导出液压悬架的刚度和阻尼方程;根据工程实际应用建立了搬移拖车多体动力学模型、液压系统模型,进行联合仿真,分析得出了悬挂液压系统主要参数对搬移拖车动态性能的影响规律;并以车架加权加速度均方根值最小为优化目标,基于遗传算法对液压悬架主要参数进行优化设计。优化结果表明:在随机输入和脉冲输入下车身垂直加速度均方根值分别降低了26.1%和31.6%,有效提高了搬移拖车行驶过程中的稳定性。     

基于平顺性的油气悬架参数动态分析与优化

以提高汽车行驶平顺性为目的,对油气悬架系统参数进行优化.建立油气悬架系统的二自由度1/4车辆数学模型.基于数学模型,在Matlab/Simulink软件中利用模块组合的方法建立仿真模型,并构建以车身垂直方向的加权加速度均方根值为目标函数的优化模型.优化算法采用遗传算法,通过编程将仿真模型、优化模型结合起来,实现Simulink、遗传算法对油气悬架系统参数的动态联合优化设计.利用该方法对某矿用自卸车前油气悬架设计阶段的结构参数进行优化,仿真结果表明:由该方法确定的油气悬架结构参数使车身垂直方向的加权加速度均方根值下降29.35%,加速度功率谱密度共振峰值降低23.6%,从而明显改善了汽车的行驶平顺性,同时也为其他类型的非线性悬架系统的动态优化设计提供了借鉴.     

基于参数辨识的矿用自卸车平顺性优化

矿用自卸车行驶路况非常恶劣,为改善某型矿用自卸车的平顺性,需要得到油气悬架非线性刚度阻尼特性。利用具有紧支撑正交特性的Daubechies小波和最小二乘法原理辨识油气悬架物理参数,将时变刚度阻尼离散为正交尺度函数下的线性组合,从而把辨识时变物理参数的"黑箱"问题转化为已知尺度函数序列和系统的输入输出来估计线性组合中的时不变系数问题。为验证辨识的刚度阻尼值,在Adams/view中建立整车多体动力学模型,得知辨识参数下的加速度时域响应和功率谱密度与试验结果相差无几,从而验证了该方法的有效性。借助遗传算法优化油气悬架的物理参数,将辨识结果作为优化变量的初始条件,以座椅垂直方向加速度方均根值为目标,优化后目标值下降了51.84%,达到了改善平顺性的目的。     

基于虚拟样机模型的液压ISD悬架动态性能分析

悬架是汽车的重要总成,惯容器的出现为汽车悬架技术的发展开辟了一个新的方向和领域。为了研究液压"惯容器-弹簧-阻尼器"(Inerter-spring-damper,ISD)悬架性能,以试验样车为基础,分别建立整车ISD悬架虚拟样机模型和液压惯容器模型,进行系统的联合仿真,分析随机路面谱输入和脉冲路面谱输入作用下液压ISD悬架的动态特性,研制液压惯容器和ISD悬架原理样机,并进行四通道轮胎耦合道路模拟台架试验。结果表明,与传统被动悬架相比,液压ISD悬架具有更好的整车动态性能,车身的质心垂直加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度、左前悬架动行程和左前轮胎动载荷方均根值下降明显,有效地抑制了车身振动,控制了车身姿态,协调了整车乘坐舒适性和行驶安全性之间的矛盾。     

应用MATLAB对汽车悬架参数进行优化设计

在建立四自由度汽车悬架振动模型的基础上,应用Simulink动态仿真技术对悬架系统进行了动态仿真.得出了悬架系统在路面随机激励下的各种振动响应以及悬架参数对振动响应的影响因素.把各种振动响府作为优化目标函数,应用多目标数学规划理论、Matlab优化工具箱对悬架系统参数进行优化计算,得到优化结果.对不同工况的仿真分析,优化后汽车车身振动加速度得到明显的抑制,同时悬架动行程也得到较好的控制,汽车的行驶平顺性得到明显改善.     

某型轿车悬架参数的多目标优化设计

为了解决某型轿车的悬架参数匹配,利用ADAMS中的路面发生器和Matlab程序生成四轮相关的B级随机路面,与标准路面谱吻合较好。在此路面的激励下,对该型轿车的七自由度ADAMS模型进行了仿真分析与评价。验证了系统动态响应的功率谱峰值频率与其固有频率的对应关系,探究了悬架参数对加权加速度均方根、悬架动行程和轮胎动载荷的影响趋势。采用统一目标函数法对车辆悬架参数进行了多目标优化,优化结果表明:轮胎动载荷不增大的同时,舒适性有所提高。     

基于模糊PID控制的矿用自卸车满载和空载平顺性优化

为了进一步满足矿用自卸车在空载和满载两种工况下的平顺要求,建立了1/4车辆二自由度矿用自卸车主动悬架模型。分别使用PID控制器和模糊PID控制两种控制方式。以车身垂直加速度和车身垂直加速度变化率作为控制器的输入信号,对主动悬架系统进行仿真分析。对空载和满载两种工况下的矿用自卸车轮胎动载荷、悬架动行程和垂直加速度的均方根值进行比较。结果表明,被动悬架空载时的车辆平顺性要比满载时差。垂直加速度值差异最为明显,相差了91.10%。使用两种控制方式对两种工况都有优化效果,模糊PID的优化效果要更好,空载比满载的优化效果好,垂直加速度的优化效果要比其他两个好。     

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。     

具有双端质量的轻轨车辆悬架的振动响应性能设计

悬架是影响轻轨车辆行驶安全性和乘坐舒适性的重要组成部件。通过对传统轻轨车辆悬架进行分析,给出了以乘坐舒适性(车身垂直振动加速度)为目标函数的轻轨车辆悬架的振动响应性能指标。为了进一步提升悬架的振动响应性能,提出一种集成新型双端质量元件的轻轨车辆悬架结构。建立这种新型悬架的力学模型,采用状态空间模型方法,对新型轻轨悬架参数进行优化设计。结果表明,在最优参数条件下,应用双端质量的新型悬架在算例中其性能比传统轻轨车辆悬架提升了0.696%¹.942%。     

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。     

城轨列车悬挂系统显遗传自适应模糊控制

为有效抑制城轨车辆行驶时悬挂系统出现的横向振动,提升车辆平稳性与舒适度,引入调控效果优于传统模糊控制的显遗传自适应模糊控制方法,扩展其收敛条件并证明其适用于城轨列车悬挂系统,扩大了该方法的使用范围。在Matlab/Simulation中根据时速为80km/h的某型城轨列车参数搭建车辆悬挂系统模型,并设计了显遗传自适应模糊控制器。仿真实验结果表明,显遗传自适应模糊控制对城轨列车悬挂系统横向振动抑制效果良好,在其控制下列车横向合成加速度、横移振动加速度、侧滚振动加速度以及摇头振动加速度的最大值、均方根值以及功率谱密度值均有所降低。与普通模糊控制相比,显遗传自适应模糊控制能够有效抑制城轨列车横向振动,大幅度提高乘客舒适度。     

电流变液动力总成悬置系统仿真及试验研究

考虑车架的弹性特性,将电流变效应与液压悬置技术相结合,建立电流变液动力总成悬置系统的数学模型,运用MATLAB软件的Simulink模块对模型的典型工况进行仿真分析,得出在无电场和施加电场情况下的动力总成系统及车架的位移和加速度响应特性曲线.通过电流变液动力总成悬置系统隔振特性模拟试验台进行模拟实验,验证了仿真模型的正确性,仿真和试验数据说明在施加电场条件下,电流变液动力总成悬置系统较无电场作用下的隔振性能优越.     

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。     

基于残差信息的汽车液压主动悬架故障诊断与隔离研究

为提高汽车液压主动悬架控制性能,提出一种针对液压作动器、车身垂向加速度传感器的故障诊断与隔离方法。建立四自由度汽车液压主动悬架动力学模型,并考虑液压作动器和传感器常见故障,建立悬架故障模型。采用极点配置方法设计故障检测滤波器,利用输出残差信息对作动器卡死和增益故障、传感器增益故障进行诊断。在此基础上,为准确诊断故障发生部位,利用相关系数和故障向量径长值对故障进行隔离。在MATLAB/Simulink环境下对故障悬架进行大量仿真计算,结果表明:残差波动超过一定阈值时可敏感地诊断出作动器或传感器故障;汽车液压主动悬架作动器故障采用最大相关系数准确隔离,车身垂向加速度传感器故障采用最大相关系数和最小故障向量径长值准确隔离。     

动车组车下设备对舒适度的影响分析

为研究车下设备对动车组舒适度的影响，建立考虑车体弹性和多个车下设备的高速动车组垂向动力学模型，实现设备的质量参数、结构参数和悬挂参数等参数化建模，基于频域分析法推导系统加速度频响函数表达式，采用随机轨道不平顺激励功率谱和舒适度滤波函数计算舒适度指标，基于最优同调理论设计设备的最优悬挂频率和阻尼比并进行数值验证。结果表明，车体垂弯频率越高、设备质量越大且越靠近车体中心安装，舒适度指标越小，车辆乘坐舒适性越好，建议将大质量设备（4 t及以上）悬挂在距车体中心5 m以内；设备质心纵向偏心导致其吊挂点的作用力力臂改变和转动惯量增加，造成舒适度指标略有增加；在优化设备悬挂参数时，可以忽略车体结构阻尼的影响；设备质量越大，最优悬挂频率越低、最优悬挂阻尼比越大，且应当基于加速度响应设计最优悬挂阻尼比，最优同调条件为车体和设备的相位差接近π/2；针对所述车辆，设备最优悬挂频率和阻尼比分别为7 Hz和0.2~0.3，车体加速度功率谱中的弹性振动主频得到充分抑制。     

基于MATLAB的商用车平顺性优化与分析

为解决传统商用车平顺性优化三要素之间隐性表达式给优化带来不便的问题、分析乘员舒适性与货物安全性对悬架参数改变的响应,提出半显性优化方法。以驾驶室振动和货箱振动加速度加权均方根值为改进目标函数、悬架动行程和车轮动载荷为约束条件,调用振动仿真模型获得目标函数评价,运用均匀设计法得出约束条件与优化变量之间的关系。应用遗传算法实现商用车平顺性优化,获取最优参数匹配,并根据驾驶室与货箱振动时域图与功率谱密度图进行对比分析。结果表明:优化后整车平顺性有明显改善,优化方法可行;货物安全性改变较乘员舒适性改变将近两倍,优化时考虑货箱振动十分必要。     

小型救助船舶主动式液压互联悬架系统的设计与仿真

传统小型救助船舶悬架系统一般采用被动式弹簧阻尼悬架,船舶的舒适性和操纵稳定性较差,应用范围具有局限性。针对这一问题,提出一种新型主动式液压互联悬架系统。该悬架系统充分利用互联的液压回路,削弱波浪对救助船舶本体造成的冲击和振动,并能主动地调节船体姿态,以提高救助船舶对波浪的适应能力。基于AMESim平台,搭建液压悬架系统的动力学模型,并对模型进行联合仿真,分析不同海况下悬架的动态特性。研究结果表明:与传统被动式弹簧阻尼悬架相比,主动式液压互联悬架系统的波浪自适应能力较好,能提高救助船舶在极端海况下的安全性。     

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。     

基于垂向性能研究的新型悬架参数设计

设计了一种用于四轮独立转向独立驱动电动轿车的独立悬架,该悬架采用双横臂、螺旋弹簧结构,悬架连接带轮毂电机的大质量电动车轮。对悬架系统进行简化,建立了悬架二自由度振动模型,采用均方根值分析方法,计算出振动系统的频率响应函数及振动响应的均方根值(包括车身加速度均方根值、车轮相对动载荷均方根值及悬架动挠度均方根值),基于悬架参数对电动车辆垂向性能的研究,提出了新型悬架弹簧刚度和减振器阻尼系数的设计方法,结合仿真及实验验证了设计方法的合理性。