汽车侧倾稳定性动态仿真(二)--试验校验和模型分析及应用

上文详细讨论了通过对独立悬架和非独立悬架侧倾运动特性的分析并结合采用已有的轮胎力学模型，建立反映独立悬架和非独立悬架侧倾运动特性的数学模型的方法。本文将介绍上述分析与汽车侧倾试验台实验结果的比较，证明数学模型对汽车侧倾稳定性的予测能力。文中还对建立数学模型时所作的简化和假设、数字模型中存在的不足之处以及未来的改进、应用和发展方向进行了讨论。     

冷藏车侧倾稳定性的分析

本文通过对非独立悬架侧倾运动特性的分析,建立了反映其侧倾运动特性的数学模型,从而可以分析车辆的侧倾稳定性.     

矿用汽车整车稳态转向特性建模分析

准确的整车模型对车辆稳态转向特性研究具有重要影响,综合考虑具体研究的内容和计算分析的复杂程度,以四自由度的车辆模型为基础对矿用汽车的稳态转向特性进行分析。建立矿用汽车所采用的18.00-25工程轮胎的侧偏特性模型,用于车辆操纵稳定性分析;在前后悬架侧倾特性分析的基础上,建立了整车稳态转向工况的分析模型,以车身侧倾时各轮垂向载荷重新分配的情况为依据,研究车辆悬架对稳态转向特性的影响;通过几何图解方法分析车架扭转对整车侧倾的影响;对车辆的稳态转向特性进行评价。结果表明:车架对操纵稳定性的影响程度随车辆侧向加速度的增大而增大,且适当提高车架刚度有利于改善操控稳定性;该车中性转向点侧向加速度和不足转向度基本能够满足要求,车身侧倾度与普通车辆相比较小。     

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     

装载量与罐式汽车侧倾稳定性关系的分析

在弯道或变道行驶时，由于非满载罐内液体货物的晃动，罐式汽车的侧倾稳定性将低于运输等量固体货物的汽车。本文分析了非满载罐内晃动液体质心位置的变化，通过建立罐式汽车侧翻数学模型，推导出了非满载罐式汽车稳态转向时的侧翻阈值计算公式，表明装载量对罐式汽车侧倾稳定性具有较大影响，并提出了改善罐式汽车侧倾稳定性的方法。     

混合空气悬架客车侧倾稳定性分析

某型客车前后悬架均为混合空气悬架,需要对该型客车进行侧倾稳定性分析计算。首先,确定该客车前后悬架的侧倾中心和整车侧倾中心线;其次,计算出侧倾力臂、侧倾力矩;然后,推导了悬架侧倾角刚度计算公式,讨论了两种横向稳定杆垂直刚度计算方法——基于材料力学经典理论的方法和有限元分析法;最后,计算了该型客车的侧倾角刚度、整车在0．4g侧向加速度时的侧倾角,并根据相关标准对该型客车的侧倾稳定性进行了评价。这种客车侧倾稳定性分析方法适用于混合空气悬架的设计计算以及侧倾仿真模型的校核计算。     

基于Matlab的矿用汽车后悬架侧倾特性运动学分析

矿用汽车后悬架采用油气悬挂缸、横向导向杆、A型架的形式。运用运动学分析方法和向量复数法,在侧倾平面内建立横向运动模型,通过数学方法求解得到后悬架不同状态下的关键点的坐标值,建立车辆后悬架侧倾运动模型,基于Matlab对各点拟合获得悬架侧倾特性,定量描述后悬架的侧倾运动规律。结果表明,横拉杆在设计过程中应尽可能按照增大长度、减小初始安装角的原则进行设计;改变悬架的刚度是调整车辆侧倾特性的最关键因素。所采用方法能够更加全面的反映运动参数变化的全过程,对于分析机构性能及合理设计具有重要的指导意义。     

轿车稳定杆连接杆布置位置对整车操稳性能的影响研究

针对横向稳定杆连接杆布置位置会影响整车操稳性能的问题,对两种布置方案(布置在主销前侧、主销后侧)从空间力学角度进行了受力分析。提出了稳定杆连接杆布置在主销后侧会增大悬架侧倾转向系数,从而有利于整车不足转向的方案,并在ADAMS中建立了带有非线性稳定杆的悬架、整车装配模型,通过悬架KC仿真,对稳定杆影响比较大的悬架侧倾转向系数、侧倾角刚度等指标进行了分析;通过整车稳态回转工况仿真,就两种布置方案对整车性能的影响进行了分析。研究结果表明:横向稳定杆连接杆布置在主销后侧,整车不足转向度会增加20.59%,车辆稳定性变好;但同时整车侧倾梯度也会增加2.24%,车辆安全性变差。     

横向稳定杆对搅拌车稳态响应的影响

运用Trucksim软件建立重卡搅拌车整车模型,并进行稳态回转仿真与试验,验证模型的准确性。通过对汽车的侧倾状态进行理论分析,可知前后悬架横向稳定杆刚度匹配影响车辆前后轴的侧倾刚度,从而影响汽车的稳态响应特性。最后对横向稳定杆不同布置方案进行仿真分析,并通过了试验验证。结果表明:前桥增加横向稳定杆有利于整车的不足转向与抗侧翻能力,提高工程车辆稳态特性。     

基于主动悬架的车辆主动侧倾控制研究

汽车侧倾控制通常被动地以减小侧倾角为目标,在转弯中这种控制对提高操纵稳定性、车速、防止侧翻的效能有限。提出一种在转弯时基于主动悬架控制汽车向转弯方向侧倾的控制方法,建立包含2自由度转向模型和4自由度侧倾模型的6自由度车辆模型,通过动力学分析确立期望侧倾角,建立使稳态侧倾角误差为零的主动侧倾滑模控制。仿真计算证实了该控制方法可使乘员感知的侧向加速度和横向载荷转移率大大减小,有效提高了转弯时的操纵稳定性、平顺性、通行速度,大大减小侧翻的可能性。     

基于TruckSim矿用汽车转向工况侧倾运动特性分析

车辆发生转向时,由于离心力的作用而产生侧倾运动,空载高速转向时该部分作用将更为明显,进而影响车辆平稳运输。根据悬挂系统的特性差异,对所研究矿用汽车前后悬挂的侧倾中心和侧倾轴进行分析;基于以上分析,对转向时的侧倾运动进行分析,获取关键参数的变化模型;根据理论分析结果,基于Matlab/Simulink建立车辆转向工况表征侧倾运动的分析模型;根据悬挂特性和转向特性,分别建立分析模型,与车辆多体动力学模型联合,基于TruckSim建立整车转向特征分析模型;分析在固定转向盘稳态回转试验时,车辆的行驶轨迹;对空载高速转向工况下,车辆内外轮转角特征曲线,悬挂刚度、位移、侧倾刚度等参数变化进行分析;对比分析考虑转向侧倾与否的转角特征及偏差与理论分析之间的差异,以验证分析的可靠性。结果可知：车辆内外侧悬挂缸出现伸缩跳动,此时出现了附加转向效应叠加在车轮上;车轮需要较大的侧偏角,满足侧向力的需要;此时,整车的转向角关系不单单满足Ackerman定理,还增加了轮胎的侧偏角;未考虑转向侧倾时,转角偏差值随着转角的增加而不断增大,最大偏差达到了0.4223°,而考虑时,转角偏差的目标值为0.3618°。因此表...     

模糊分数阶滑模控制的主动横向稳定杆算法

汽车转向出现横向侧倾时,主动横向稳定杆能够实时计算并输出相应的力矩,抑制悬架弹簧变形,从而使车辆拥有良好的侧倾运动性能。基于滑模变结构控制理论的主动横向稳定杆相较于PID算法及模糊控制算法拥有更好降低车辆横向倾斜的能力,但是在系统状态到达滑模面时总伴随着抖振现象。对此,在控制器滑模面定义过程中引入了分数阶微积分理论,利用模糊规则实现对切换增益参数的自适应调整。通过进行Carsim-Simulink联合仿真,验证了该算法对汽车侧倾角有较好的控制效果,并抑制了抖振现象。     

静态侧倾稳定角的计算与影响因素分析

综合考虑重型商用车横向稳定杆角刚度、轮胎垂直刚度和悬架组合角刚度等因素,建立了静态侧翻简化数学模型,计算出商用车的静态侧倾稳定角。基于ADAMS建立了商用车整车的刚柔耦合模型及翻转试验台,完成了模型求解。将模型结果与实车测试结果进行对比,结果表明:两者误差控制在1.4%。最后应用该数学模型分析重型商用车侧倾稳定角关键影响因素的主要参数。     

铰接式自卸车动态侧倾稳定性仿真研究

针对某装配有油气悬架系统的60t六轮矿用铰接式自卸车,运用Simpack建立了考虑前后车体侧倾的整车10自由度动力学模型,并与Simulink及AMESim软件进行了整车动力学联合仿真以研究自卸车的动态侧倾稳定性。在考虑油气悬架响应特性的基础上,进行平路和坡道上的稳态回转试验仿真,分析了行车速度、铰接转向角、转向角速度以及坡度角等运动参数对前车侧倾角和侧向加速度的影响规律。仿真结果为工厂的实车试验和铰接式自卸车运输安全的提升提供了理论依据。     

汽车静态最大侧倾稳定角及其影响因素敏感度分析

为更加准确地求解汽车静态最大侧倾稳定角，建立了综合考虑悬架组合角刚度和轮胎垂直刚度的汽车静态侧翻模型。应用该模型，对某型号客车的静态最大侧倾稳定角进行了计算，将求解结果和其他侧翻模型以及试验数据对比，结果表明该模型计算结果和试验数据很接近。利用该模型，还进行了侧倾稳定角主要影响因素的敏感度分析。     

基于ADAMS的越野车侧倾稳定性分析与改进

为提高越野车的侧倾稳定性,利用ADAMS软件建立了整车动力学模型,并进行稳态回转和鱼钩两种试验工况下整车侧倾稳定性仿真分析。仿真结果表明,该车在稳态回转工况行驶速度高于105 km/h或实施急转弯时侧翻倾向较大。通过各结构参数的仿真试验,揭示整车质心、后桥轮距、悬架刚度和阻尼对越野车侧倾稳定性的影响,发现后桥轮距对侧倾稳定性影响最大,其他参数也有较大影响,并提出改善越野车侧倾稳定性的方法。     

应用变刚度横向稳定杆的客车侧倾控制

针对空气悬架客车侧倾稳定性差的特点,建立了含横向稳定杆的车身侧倾数学模型,分析发现增加横向稳定杆角刚度能够有效减小车身侧倾,但同时会增加车身侧倾角振动。为解决这一问题提出了在空气悬架客车上应用变刚度横向稳定杆,并给出了前、后悬架变刚度横向稳定杆角刚度关系式。利用ADAMS/CAR软件建立某空气悬架客车刚柔混合整车动力学仿真模型,对模型进行了单移线和B级随机路面仿真分析,确定了变刚度横向稳定杆角刚度曲线。仿真结果表明,应用变刚度横向稳定杆,能够在几乎不影响侧倾角振动的前提下,有效控制车身侧倾。     

汽车悬架动力学建模与仿真分析

建立了基于Sim Mechnics的悬架模型,该模型能更真实的反映悬架特性,并且根据实际工程应用场合的不同,此模型还能方便的进行扩展或缩减,无需复杂的数学推导。应用此模型对汽车悬架在多种工况下进行了仿真,结果表明车身的俯仰或侧倾运动对汽车行驶加速度敏感,且加速度绝对值越大,车身俯仰或侧倾运动越剧烈;在转弯工况下对汽车转向角敏感。基于Sim Mechnics悬架模型的建立和仿真分析,为全车悬架的主动控制研究提供了更贴近工程实际的被控对象模型。     

基于多目标遗传算法的扭转梁式后悬架分析与设计

通过推导扭转横梁的剪切中心,建立了某扭转梁式后悬架等效侧倾运动学模型,计算得到了前束角、轮距以及侧倾中心随侧倾运动时轮跳的变化关系。利用多目标遗传算法,将悬架横梁的位置、衬套中心位置作为设计变量,以车轮运动的前束角、轮胎侧向滑移量以及静态侧倾中心高度为目标函数对数学模型进行了优化,一次性获得了所有的非支配解。通过获得的Pareto解的边界,选择合适的悬架侧倾运动学特性,可以指导扭转梁式后悬架的设计,大幅提高扭转梁式后悬架的设计效率。     

结合K＆C台架试验和道路试验的汽车操纵稳定性改进研究

针对某小客车在道路试验中操纵稳定性表现较差的现象，利用K＆C试验台获取其悬架系统的特性参数，对比分析原设计参数，找出了设计中存在的问题。经过悬架参数调校和系列K＆C台架及道路试验后，重新设定了小客车前后悬架的侧倾刚度，使其操稳性能表现达到了预期的设计目标。