客车的虚拟样机模型和操纵稳定性研究

在详细的考虑转向机构、前后空气悬架、车身等部件的基础上,利用ADAMS/VIEW软件建立了某中型客车的操纵稳定性多体模型。通过对它的稳态、瞬态转向工况的动力学分析,研究前后空气悬架、导向机构和轮胎之间的匹配。     

引入悬架K&C特性参数的汽车操纵稳定性数学模型

基于经典操纵稳定性二自由度线性数学模型研究方法,通过力学分析建立了包含悬架K&C特性参数的汽车操纵稳定性线性数学模型,并建立其MATLAB模型。将经典操纵稳定性二自由度数学模型和引入悬架K&C特性参数的操纵稳定性数学模型对整车不足转向度及横摆角速度的影响进行对比分析,研究悬架K&C特性参数与操纵稳定性的关系。依据三种小型SUV的悬架K&C数据及整车阶跃试验数据,对两种操纵稳定性数学模型进行计算,并与试验结果进行了对比,验证了引入悬架K&C特性参数的操纵稳定性数学模型的准确性。     

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。     

Hiper Strut悬架与Macpherson悬架对整车操稳的影响对比分析

Hiper Strut悬架是由Macpherson悬架改进而来,为比较两者对整车操纵稳定性的影响,根据一款国产运动型多用途汽车(Sport Utility Vehicle,SUV)的Macpherson前悬架,设计出适用于该车的Hiper Strut前悬架,保持整车参数不变,利用Adams/Car软件分别建立原型车和改型车的整车模型,通过仿真试验,分析对比两种悬架在整车操纵稳定性上的表现。试验结果表明,Hiper Strut悬架综合性能优于Macpherson悬架。     

悬架布置形式对操纵稳定性影响的仿真试验分析

应用动力学仿真分析软件ADAMS/Car,建立弹簧阻尼器竖向布置式和纵向布置式方程式赛车前双横臂独立悬架仿真模型,分别将其装配到整车模型中,并在ADAMS/Car软件中进行整车操纵稳定性仿真试验。对比分析仿真试验结果,竖向布置式双横臂独立悬架对整车操纵稳定性有所改善。     

正交试验法在悬架系统优化设计中的应用

独立式油气悬架在工程车辆上的使用,不仅为整车总体布置提供方便,也为车辆行驶平顺性和操纵稳定性的提升提供可能。根据油气悬架的特性和整车悬架的结构特点,建立油气悬架车辆半车动力学数学模型,在分析建模的基础上,应用考虑交互作用的正交试验法和极差分析法,以稳态转向不足转向度和质心垂向加速度均方根作为试验目标,研究前后油气悬挂缸缸径、阻尼孔径以及悬架充气量对对整车综合性能影响程度。结果表明,前后悬挂缸充气量的交互作用对整车操纵稳定性和行驶平顺性都有较大程度的影响;经过对前后悬架结构参数优化设计后,使得整车综合性能有所提高,尤其是车辆的行驶平顺性改善较为明显。     

某客车前独立悬架优化设计及操纵稳定性分析

以某款12m长大客车为研究对象,在Adams/Car中建立双横臂前独立悬架模型,使用双轮同向激振工况进行悬架分析。为减少四轮定位参数变化范围及轮胎磨损程度,改善整车的操纵稳定性,用全因子和响应面法在Adams/Insight模块对现有的双横臂前独立悬架硬点坐标进行优化设计。对优化后的悬架试制并安装在试验样车上进行样车操稳试验验证,对比优化前试验数据发现转向回正和稳态回转的各项评价指标和项目评分都明显改善,验证了优化的可行性和准确性,为后续整车的设计开发作参考。     

七自由度主动空气悬架最优控制的研究

在深入研究空气悬架特性的基础上,应用汽车系统动力学理论建立了新型七自由度主动空气悬架整车模型。控制方法是整个主动空气悬架控制技术的核心,对主动空气悬架的特性有着举足轻重的影响。根据二次型最优控制器的设计原理设计了主动空气悬架二次型最优控制器(LQR),同时建立了随机路面的四轮输入模型。仿真结果表明:与被动空气悬架相比,最优控制的主动空气悬架能有效控制车身垂直加速度、车身侧倾角加速度和车身俯仰角加速度。     

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。     

考虑车身侧倾的四轴车辆操纵稳定性模型研究

为掌握四轴车辆操纵稳定性的基本特性,基于动量定理和动量矩定理,建立了三自由度操纵稳定性模型,该模型考虑了车身侧倾对车辆操纵稳定性的影响,较二自由度模型能够更真实地反映实际的四轴车辆运动情况。通过对所建立的四轴车辆操纵稳定性模型进行前轮转角阶跃输入响应进行仿真,分析了质心高度、质心前后位置、悬架等效侧倾角刚度、车身质量等车辆参数的变化对车辆操纵稳定性的影响,为车辆优化设计提供理论基础。     

基于多轴电液伺服转向系统的重型车辆操纵稳定性研究

车辆的操纵稳定性是影响车辆行驶安全性的关键因素,操纵稳定性分析通常基于经典线性二自由度车辆动力学模型。该模型忽略了转向系统的影响,直接以前轮转角为输入,无法充分描述车辆的操纵稳定性。以多轴电液助力式转向车辆为研究对象,在二自由度动力学模型的基础上进一步考虑了电液伺服转向系统对车辆操纵稳定性的影响,建立以转向盘转角为输入的多轴电液助力式转向车辆二自由度动力学模型并进行仿真分析。结果表明,电液伺服转向系统模型的加入显著增加了多轴车辆到达稳态转向的时间,且在小转角转向时车辆瞬态质心侧偏角峰值降低,车辆操纵稳定性有所改善。因此,考虑电液伺服转向系统部分的模型可有效提升重型多轴车辆转向性能分析的准确度。     

非独立悬架轻型客车操纵稳定性仿真分析(一)

以前后悬架均为钢板弹簧非独立悬架的某轻型客车为研究对象,利用ADAMS/Car模块,建立起整车动力学仿真模型,并对该车进行了方向盘转角阶跃输入仿真试验,同时分析了前后悬架钢板弹簧刚度对汽车转向特性的影响,提示了钢板弹簧刚度和操纵稳定性的内在联系。     

Vehicle Planar Motion Stability Study for Tyres Working in Extremely Nonlinear Region

Many researches on vehicle planar motion stability focus on two degrees of freedom(2DOF) vehicle model, and only the lateral velocity (or side slip angle) and yaw rate are considered as the state variables. The stability analysis methods, such as phase plane analysis, equilibriums analysis and bifurcation analysis, are all used to draw many classical conclusions. It is concluded from these researches that unbounded growth of the vehicle motion during unstable operation is untrue in reality thus one limitation of the 2DOF model. The fundamental assumption of the 2DOF model is that the longitudinal velocity is treated as a constant, but this is intrinsically incorrect. When tyres work in extremely nonlinear region, the coupling between the vehicle longitudinal and lateral motion becomes significant. For the purpose of solving the above problem, the effect of vehicle longitudinal velocity on the stability of the vehicle planar motion when tyres work in extremely nonlinear region is investigated. To this end, a 3DOF model which introducing the vehicular longitudinal dynamics is proposed and the 3D phase space portrait method is employed for visualization of vehicle dynamics. Through the comparisons of the 2DOF and 3DOF models, it is discovered that the vehicle longitudinal velocity greatly affects the vehicle planar motion, and the vehicle dynamics represented in phase space portrait are fundamentally different from that of the 2DOF model. The vehicle planar motion with different front wheel steering angles is further represented by the corresponding vehicle route, yaw rate and yaw angle. These research results enhance the understanding of the stability of the vehicle system particularly during nonlinear region,and provide the insight into analyzing the attractive region and designing the vehicle stability controller, which will be the topics of future works.     

控制时滞对磁流变半主动悬挂系统稳定性的影响

建立了履带车辆磁流变半主动悬挂系统的二自由度振动模型,并针对该模型推倒了造成系统失稳的临界时滞,研究了控制时滞对系统稳定性的影响,为半主动控制系统的设计提供了参考。     

基于ADAMS与Matlab的半主动悬架联合仿真研究

利用多体动力学软件ADAMS建立了悬架的机械系统模型,运用MATLAB设计了基于模糊算法的半主动悬架控制器,基于ADAMS／View和Matlab／Simulink对半主动悬架进行了联合仿真。仿真结果表明,基于模糊控制的半主动悬架能够很好地降低车身加速度、悬架动挠度及车轮动位移,较大地改善了车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。     

液压动力转向车辆的蛇行试验与仿真

汽车的操纵稳定性决定了汽车的操控性、行驶安全性和抗外界干扰能力,而转向系统与汽车操纵稳定性关系最为密切。为研究液压动力转向车辆的操纵稳定性,利用Matlab/Simulink建立了液压动力转向系统以及整车三自由度状态方程的仿真模型,在使用试验数据验证仿真模型正确性的基础上,对模型进行了蛇行试验的操纵稳定性仿真,分析了液压动力转向系统的系统结构参数对蛇行试验的影响,仿真结果的分析为动力转向系统的设计和提高车辆操纵稳定性提供了依据。     

主动悬架与主动横向稳定杆的集成控制

为改善汽车的平顺性和操纵稳定性,建立了包含主动悬架与主动横向稳定杆的整车动力学模型,并根据主动悬架与主动横向稳定杆两个系统间的耦合关系,分别设计了主动悬架与主动横向稳定杆的子控制器,将PID与线性控制相结合,设计了PID集成控制策略。在MATLAB/Simulink中对汽车的转向工况进行了仿真。仿真结果表明,PID集成控制策略有效,可提高车辆的操纵稳定性和平顺性。     

A contemporary adaptive air suspension using LQR control for passenger vehicles

Long rides on irregular roads and infrastructure problems like uncomfortable seating have a very bad impact on human body. The passengers suffer not only physical pain but also stress related problems. Airsprings gain more popularity in passenger vehicles with an increase in demand for ride comfort. Ride comfort and vehicle handling, being the two critical factors of a suspension system often contradict each other. This led to an extensive research on active automobile suspension systems. The authors of this article propose an innovative design of adaptive air suspension system with LQR control strategy. The proposed LQR controller is tuned by Particle Swarm Optimization. A dynamic model of an air suspension system used in passenger vehicles was designed and simulated for both passive and adaptive systems in MATLAB. An experimental evaluation was done to check the performance of the adaptive air suspension system on a vibration shaker table. Air suspension is a non-linear system and thus the authors have derived a stiffness equation for the same with minimal assumptions. A comparative analysis between the most commonly used PID controller and proposed LQR controller was performed over bumps, potholes and ISO standard random roads in MATLAB. Simulation results showed that adaptive air suspension system improves the ride comfort by reducing the maximum displacement amplitude of the vehicle over random roads by 31% while ensuring the stability of the vehicle by reducing the settling time by 85%. The experimental results of an adaptive air suspension system subjected to random vibrations of frequencies between 5 Hz to 20 Hz, exhibited a reduction of sprung mass acceleration by about 30% demonstrating that the proposed controller is effective for random vibration inputs.     

四轮转向车辆的操纵稳定性分析

针对四轮转向(4WS)车辆的操纵稳定性问题,以线性二自由度车辆模型为基础,从时域和频域两个角度分析了如何通过控制后轮转角相位与角度来提高4WS车辆的低速机动性和高速稳定性。用0.4g的侧向加速度来界定四轮转向系统的有效工作区域,推导出后轮转角的合理范围。对比分析了两种典型控制算法的稳态特性和瞬态特性,稳态特性不依控制算法的改变而改变,控制算法二则明显提高了4WS车辆的瞬态响应品质。研究结果为4WS系统的开发提供了理论依据。