带附加气室空气悬架的综合性能优化

以带附加气室的空气悬架为研究对象,基于流体力学与工程热力学,建立空气弹簧-连接管路-附加气室数学模型;考虑到空气弹簧刚度的非线性,将其以空气弹簧非线性力的形式引入到1/4车辆动力学模型中;以寻求车辆乘坐舒适性、轮胎接地性与操纵稳定性的综合性能最优为目标,对典型工况下的附加气室容积与减振器阻尼进行寻优。优化结果表明,悬架的综合性能、乘坐舒适性得到改善,轮胎接地性与操纵稳定性略有降低。台架试验与仿真结果基本吻合。     

连接管路对附加气室空气弹簧刚度特性影响的试验研究

带附加气室的空气弹簧系统中连接管路对系统特性有重要影响,搭建使用管路连接附加气室的空气弹簧刚度特性试验系统,在(0.5¹0)Hz的激振频率激励下,采用四种不同管路内径、三种不同管路长度的连接管路,对空气弹簧特性台架进行试验,分析管路因素对弹簧特性的影响规律并探讨影响机理。试验结果表明:随着管路内径增大,系统刚度逐渐降低,当管路内径增大到一定值时,管路对空气弹簧刚度的影响比重变小;不同管路长度对系统动刚度的影响主要集中在低频阶段,在同一频率下,系统动刚度随管路长度增加而增大;最后,通过试验对连接管路两端主、附气室气压的幅值差和相位差进行分析,验证了不同管路内径及长度对空气弹簧系统动刚度影响的正确性。     

美国翰德森公司的客车空气悬架系统

美国翰德森（HENDRICKSON）公司是专业从事中重型车辆悬架系统设计和制造的跨国公司，是世界上最大的悬架供应商。该公司成立于1913年，1926年开始生产悬架系统。目前，翰德森公司不仅是北美所有车辆生产商的主要供应商，同时也是欧洲、澳大利亚、日本和拉丁美洲等许多车辆生产商的供应商。     

汽车空气悬架系统及精准控制技术发展综述

空气悬架系统具有寿命长、自振频率低、刚度与高度可调等优点,广泛应用于野外作业车辆。但现有空气悬架系统存在控制模式单一、参数解耦困难、非线性与时滞性严重等问题,直接限制了车辆行驶安全性、舒适性和通过性的提升。通过对世界范围内当前在悬架系统参数模型构建、汽车空气悬架系统以及空气悬架控制技术等不同角度着手的研究情况进行分析,同时提到目前我国在汽车空气悬架系统及精准控制技术方面现存问题和未来发展趋势,为我国空气悬架高精度控制技术的发展提供参考。     

半主动空气悬架减振支柱机理与建模研究

半主动空气悬架可根据行驶工况调节悬架参数,提高车辆的综合性能。通过解剖某型半主动空气悬架减振支柱,了解其内部结构与阻尼调节原理。利用台架试验获得了该减振支柱的刚度特性与阻尼特性,可以实现阻尼状态的四级可调。建立减振支柱各组成部分的数学模型,该模型能够很好地描述减振器支柱在四个阻尼状态下的力学特性,可通过参数β反映减振器的阻尼调节动态性能,并仿真分析了参数β对减振器响应特性的影响,为半主动空气悬架控制策略的开发提供了依据。     

基于最优控制和模糊控制的半主动悬架仿真研究

在被动悬架汽车1/4车辆动力学模型基础上,给出了悬架系统的状态空间方程,并分别利用随机线性最优控制理论和模糊控制理论,设计了LQG最优控制器及双输入单输出的二维模糊控制器。在SIMULINK中建立了路面激励、被动悬架系统、最优控制系统及模糊控制系统模型,通过仿真试验分析两种控制策略对车身振动加速度、悬架动挠度及轮胎动载荷的影响。结果表明两种控制策略均可给汽车平顺性和舒适性带来显著改善与提高。最后,对两种控制策略优缺点进行了比较及评价。     

基于模糊PID控制重型汽车主动空气悬架仿真分析

采用空气悬架的重型汽车能够明显改善车辆的平顺性和操纵稳定性,为研究重型汽车主动空气悬架的特性,建立了1/4主动空气悬架动力学模型,应用MATLAB Simulink平台,以车身垂直加速度、 悬架动行程、 轮胎动变形为指标,分别比较分析了被动空气悬架、 模糊自适应PID控制主动空气悬架性能.仿真结果表明:车身垂直加速度平...     

带附加空气室空气弹簧垂直刚度和阻尼实验研究

以美国凡士通(Firestone)公司的1T15M-2型膜式空气弹簧为基础,构建带附加空气室的空气弹簧,将带附加空气室空气弹簧简化为由并联线性弹性和线性阻尼组成的垂直弹性元件,采用单质点自由衰减振动的方法,试验研究不同空气压力下弹簧垂直刚度和阻尼随节流孔孔径变化的规律。研究发现,在各个压力条件下,节流孔孔径对垂直刚度和阻尼都有影响,其中节流孔孔径在3mm~10mm之间变化时,带附加空气室空气弹簧的刚度发生显著的变化,且孔径越大,刚度越小;阻尼的敏感变化范围为0~20mm,在5mm附近阻尼达到最大值。该研究结论为刚度和阻尼连续可调空气悬架的研发提供依据。     

空气悬架系统的模糊控制与仿真

针对1/4空气悬架模型,设计了一多输入多输出的模糊控制器,对空气悬架系统空气弹簧刚度和减振器阻尼进行集成控制,并利用MATLAB/SMULINK软件进行仿真研究.从结果中可以看出,与被动空气悬架比较,该控制策略下的空气悬架能降低簧上质量加速度,具有较好的鲁棒性,使车辆平顺性有一定程度的提高,为空气悬架的集成控制提供了理论依据.     

多级可调阻尼半主动空气悬架的天棚控制研究

以某重卡汽车阻尼多级可调的电子控制空气悬架系统为研究对象,基于Matlab/Simulink模块分别建立1/4车辆悬架系统模型、理想天棚和实际天棚控制模型,给出阻尼可调的天棚控制器设计方法。该方法分析车身加速度az、悬架动挠度f_d和轮胎动载荷t_l随阻尼系数的变化规律,对该车辆悬架系统的平顺性(a_z,f_d)和道路友好性(t_l)目标进行加权优化处理,得到不同控制策略下使悬架获得最优综合性能的悬架阻尼系数。仿真结果表明:采用优化后的天棚阻尼控制器能够有效改善车辆平顺性和道路友好性。     

天棚控制的共享气室悬架系统平顺性研究

采用拟合建模的方法建立共享气室空气弹簧系统刚度模型.结合力学及天棚阻尼控制理论建立半主动悬架系统Matlab平顺性模型,并将共享气室空气弹簧模型与悬架系统模型结合,搭建共享气室空气悬架试验台架;研究不同频率下共享气室空气弹簧系统参数对半主动悬架系统平顺性的具体影响.结果 表明空气弹簧参数变化对车身加速度以及轮胎动载荷的影响较为明显,而对悬架动挠度的影响较小.同时发现各参数在低频率范围对半主动悬架平顺性的影响较高频范围更加显著.     

带附加气室空气弹簧动态特性仿真与试验研究

为了揭示带附加气室空气弹簧动力学特性,运用有限元分析方法,基于R1A型自由膜式空气弹簧,建立了带连接管路附加气室空气弹簧有限元模型,对有限元模型进行动态特性的数值仿真,分析连接管路管径、附加气室容积、初始气压对空气弹簧刚度随频率变化的影响规律,结果显示:较大管径和低频率可获得较小的空气弹簧动刚度;随着附加气室容积增大,系统动刚度降低其变化幅度亦趋于平缓,继续增大附加气室容积对降低系统动刚度效果不明显;空气弹簧的刚度随初始气压的增加而变大,并通过动态特性试验验证了有限元模型的正确性。     

频率指标方法在带附加空气室空气弹簧振动控制中的应用

以Firestone公司生产的1T15M-2型膜式空气弹簧为基础,与容积为22 L的附加空气室和节流阀构成了带附加空气室空气弹簧减振系统。根据空气弹簧减振系统的加速度响应特性,设计了基于频率指标的振动控制程序。试验时向空气弹簧内部分别充入3种不同气压,采用激振频率为0.5 Hz~10 Hz的随机激振信号对减振系统激励。在每个采样周期内对簧上质量的加速度响应信号进行滤波和FFT变换,并提取出采样周期内激振能量最大对应的频率信号,根据频率的大小,执行器调节节流阀的开度,使空气弹簧减振系统分别工作在2个相对较优的加速度响应的某一个区域内。试验结果表明,在随机信号激励条件下,3种不同内压的空气弹簧系统最短经过约2 s可达到稳定响应状态,控制前后系统加速度响应的振幅相对最大加速度幅值减小了近50%。     

大客车空气悬架可调式液压减振器设计与试验

根据某大客车空气悬架的阻尼控制要求,确定了减振器在"软"、"硬"阻尼状态下的阻尼力设计目标,设计了以电磁阀和摆动气缸作为驱动机构的电控气动式可调阻尼减振器,介绍了该减振器的结构组成、工作原理,通过仿真计算分析了该减振器的阻尼特性.研制了可调阻尼减振器样件并进行了台架性能测试,减振器阻尼力试验结值与仿真值、设计目标值基本一致.进行了大客车道路平顺性对比试验,结果表明,采用可调式液压减振器使大客车的舒适性界限值TCD由原车的2.8 h提高到4.2 h,说明可调减振器设计方案可行,满足了大客车空气悬架的阻尼控制要求.     

带附加气室空气弹簧性能试验系统的搭建与试验研究

针对主、附气室通过管路连接的空气弹簧工作过程复杂性及其特殊的非线性,搭建带附加气室空气弹簧特性试验系统,进行不同附加气室容积和不同连接管路直径的空气弹簧特性试验研究;设计出基于LabView的测试软件,通过数据采集系统测得弹簧作用力、弹簧位移和弹簧内部气体压力;针对四种容积的附加气室、四种内径的连接管路和四种初始气压在0.5～10.0 Hz激振频率范围内对空气弹簧特性进行台架试验,试验分析各影响因素对弹簧特性的影响规律,并探讨各因素的影响机理。试验结果表明,试验的可变因素对空气弹簧特性具有不同程度的影响:附加气室容积和连接管路管径的增大会降低空气弹簧的动刚度,但附加气室容积对动刚度的影响程度还受主附气室容积比的影响;弹簧内初始气压和激振频率的增加会增大弹簧动刚度,台架试验可以为带附加气室空气弹簧的设计及应用提供依据。     

基于最优控制的空气悬架仿真研究

以空气悬架1/4模型为控制对象,以车身垂直加速度为控制指标,以C级路面为随机输入,应用最优控制技术对1/4车辆模型进行计算机控制仿真模拟。结果表明:车辆的行驶平顺性相对于被动悬架均得到了明显改善。     

半主动空气悬架的滑模变结构控制

建立了空气悬架汽车2自由度1/4车数学模型,利用极点配置法和等效控制法分别设计了滑模切换面函数和滑模控制器。在MATLAB/SIMULINK环境下研究了滑模控制器对车身垂向加速度,悬架动挠度和车轮动载荷在时域和频域上的作用效果,并以Fuzzy-PID控制的空气悬架系统为参考模型验证了滑模变结构控制器的有效性。仿真结果表明:所设计的空气悬架滑模控制器性能稳定,在时域分析中,滑模变结构控制使得所研究的空气悬架系统各项评价指标均下降30%左右,在频域分析中,比较Fuzzy-PID控制滑模变结构控制也表现出了优越的性能,使空气悬架系统隔振性能明显改善。