四级阻尼可调式液压互联悬架系统性能研究

提出一种新型四级阻尼可调式液压互联悬架(FDAHIS)系统。FDAHIS系统在被动液压互联悬架系统的阻尼阀上并联了两个常通孔面积不同的电磁开关阀,通过反馈控制策略控制电磁阀开闭状态,调节系统液压流量,从而实现阻尼四级可调。为了研究该系统性能,建立FDAHIS系统模型和七自由度整车模型。通过系统单元台架试验对该模型进行了验证。整车仿真结果表明,与被动的液压互联悬架(HIS)系统相比,FDAHIS系统在车辆行驶平顺性和抗俯仰性能方面表现更佳。

矿用自卸车液压互联悬架参数灵敏度分析与优化

为改善三轴矿用自卸车的行驶稳定性与平顺性,提出一种前桥左右互联,中后桥X型交叉互联的新型悬架系统。利用阻抗矩阵传递法和系统边界条件建立整车机-液耦合模型,求解耦合系统的状态矩阵得到车身-车轮运动的各阶模态,对比新型悬架与传统悬架的模态特性,并分析了轮胎动载荷分配情况。利用系统加速度传递矩阵与随机路面输入矩阵得到优化目标函数。最后采用Morris法分析悬架系统结构参数对车身弹跳、俯仰与侧倾模态振动的灵敏度,得到影响悬架性能的敏感参数,并通过NSGA-II对敏感参数进行多目标优化。结果表明:相比传统悬架,新型悬架的俯仰和侧倾模态频率分别增大8.3%和35.2%,具有更好的抗俯仰和抗侧倾性能,同时中后轮动载荷分配情况得到改善;蓄能器初始充气压力、前蓄能器初始充气体积、阻尼孔内径以及缸筒上下腔面积比是影响乘坐舒适性的主要因素;优化后车辆弹跳、俯仰与侧倾模态的加速度响应峰值分别降低50.3%、58.2%和59.8%,不同速度下的加速度均方根值减小,有效提高了悬架综合性能。

基于模糊控制的主动抗侧倾液压互联悬架研究

随着车速提高,车辆侧翻的风险随之增加,因此车辆的抗侧倾性能愈发受到人们的重视。液压互联悬架(HIS)能有效提升车辆的侧倾刚度且几乎不影响车辆的平顺性。根据所研究的主动液压互联悬架,设计了一个以侧倾角和侧倾角加速度作为输入的模糊控制器,直线行驶时控制器几乎不工作,此时车辆等同于被动HIS,两者平顺性近似相同;高速转向时通过控制电机推动调节油缸的活塞杆运动,产生主动的抗侧倾力矩提高车辆的操稳性能。搭建了主动抗侧倾HIS实验台架,通过台架实验验证了主动HIS模型的正确性。对试验车辆底盘进行主动抗侧倾HIS测试系统改装,进行蛇形和双移线试验,并利用MATLAB/Simulink进行相应仿真,比较分析被动HIS车辆和主动HIS车辆的车身侧倾角峰值。结果表明,与被动HIS相比,主动HIS能有效提高车辆的抗侧倾性能。

变构型液压互联悬架设计与仿真研究

针对越野汽车在非铺装路面上行驶时操纵稳定性和通过性的矛盾关系,提出了一种变构型液压互联悬架系统。介绍了该悬架系统的工作原理,并建立时域仿真模型;基于模态能量法和LQR算法提出了车辆运动状态辨识和悬架目标控制力的上层控制器,基于分层控制策略设计了悬架刚度-阻尼协同控制的下层控制器;利用MATLAB/Simulink软件搭建了该悬架系统的动力学模型,在不同工况下对装备该悬架的车辆的侧倾角、俯仰角、车身扭转载荷和车轮接地性等指标进行仿真。仿真结果表明,该悬架系统能有效提高车辆的行驶性能。

装有液压互联悬架车辆的越野性能仿真与试验研究

鉴于传统车辆的悬架系统所配的前、后横向稳定杆,往往不能兼顾操纵稳定性和越野性能,本文中提出了一种液压互联悬架,分别建立了安装横向稳定杆和安装液压互联悬架的整车动力学模型,设计并开发出液压互联悬架功能样车。基于动力学模型和功能样车进行仿真和试验,分析了在扭曲模态下,车身附加扭矩和车轮垂向载荷的变化。仿真和试验结果基本吻合,表明液压互联悬架系统能提高车辆侧倾稳定性,且不会额外增加车身承受的扭矩;同时,4个车轮的垂向载荷分布更加均匀,进一步提高了车辆的越野性能。

液压互联消扭悬架系统研究

根据悬架约束最小化原理,提出一种液压互联消扭悬架系统,阐述了该系统的结构与原理,构建了液压互联消扭悬架系统模型及整车动力学模型,分析了各种工况下液压互联消扭悬架动态性能,设计液压互联消扭悬架原理样机,进行台架试验,仿真与试验结果基本一致。结果表明:与传统被动悬架相比,液压互联消扭悬架能有效抑制车身振动,控制了车身姿态,协调了车辆的行驶平顺性与安全性,提高了车辆极端路况的路面通过性能,消除了部分车身扭转载荷,并能实时控制车辆的转向特性。

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。

液压互联馈能悬架特性分析与试验

针对互联悬架能耗过大却不能回收悬架振动能量的问题,提出了一种液压互联馈能悬架系统。阐述了液压互联馈能悬架的结构及工作原理,建立了AMESim动力学模型,并设计了恒流馈能电路,研究了在正弦路面与随机路面输入激励下的动态性能,并在此基础上进行了台架试验,试验与仿真结果基本吻合。结果表明:与未加入恒流电路控制的液压互联悬架相比,采用恒流电路控制的液压互联馈能悬架具有更佳的整体动态性能,其侧倾角加速度、车身垂直加速度均有所下降,并在此基础上实现了对车身振动能量的回收,为液压互联馈能悬架的模式切换控制提供了理论基础。

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。

液压互联馈能悬架工作模式设计与试验研究

针对液压互联悬架在单一的综合性模式下无法实现车辆全局工况最优,设计了一种具有舒适性、安全性和馈能性三种模式的液压互联馈能悬架,在改善车辆行驶平顺性及操纵稳定性的同时回馈振动能量。以路面激励频率作为悬架各模式切换阈值,基于恒流控制方法,设计了多模式控制系统,并得到了各模式下最优电流值。以正弦路面和随机路面为例,对所设计的三种工作模式下的悬架性能进行了仿真分析。结果表明,与综合性模式相比,液压互联馈能悬架在舒适性模式下车身加速度减小10.77%,安全性模式下轮胎动载荷减小17.43%,馈能性模式下理论馈能功率提高19.48%。为验证仿真有效性,试制了悬架原理样机并进行台架试验。结果表明,所提出的三种工作模式能兼顾车辆的平顺性、操稳性和馈能特性。

装有液压互联悬架的矿山车辆动力学分析与实验研究

矿山车辆因载质量大通常选择较硬的板簧,但是过高的弹簧刚度会导致舒适性下降;又由于坑道坡度较大,下坡制动时整车载荷向前轴转移,前板簧因应力过大而断裂的情况时有发生。为此本文首次提出一种和板簧相匹配的新型液压互联被动悬架系统。该系统通过互联安装在车辆悬架位置的4个液压作动器,可以在垂向和俯仰两个模态分别提供所需的刚度和阻尼,因此原车板簧刚度可以设计得较软以提高舒适性;在坑道制动时,该液压系统可提供抗俯仰力矩以减少对前板簧的冲击。建立了该液压系统和整车的动力学模型,设计并制作出了液压互联悬架样件,并装配到试验车上。模型的动力学仿真和样车的道路试验的结果表明,仿真结果和试验数据吻合良好;液压互联悬架可有效改善矿山车辆的舒适性和抗俯仰能力。

液压互联悬架参数全局灵敏度分析与多目标优化

液压互联悬架(Hydraulically Interconnected Suspension,HIS)系统的参数匹配直接影响着其动态性能.为提升HIS系统的综合性能,对抗俯仰抗侧倾HIS系统的主要参数进行了全局灵敏度分析和多目标优化.建立7自由度"机-液"耦合整车频域动力学模型,以四轮随机路面为输入,以反映车辆平顺性、稳定性和抗俯仰抗侧倾性能的各项性能指标为目标函数,采用Sobol指数法对HIS系统参数进行了全局灵敏度分析,获得影响HIS系统性能的关键参数.基于参数灵敏度分析结果,使用NSGA-Ⅱ算法对HIS系统进行了多目标优化.结果表明:管路阻尼阀和蓄能器阻尼阀线性损失系数对车辆各性能有较大影响,参数间的交互效应对车辆抗侧倾性能影响明显.优化后,通过权重系数法选取的优化结果表明,车身质心处加权加速度均方根值降低20.95%,俯仰角加速度均方根值降低12.95%,侧倾角加速度均方根值降低8.05%,轮胎动载荷均方根值均值降低11.17%.通过参数灵敏度分析和多目标优化,可以显著提升HIS系统的综合性能.

抗俯仰液压互联悬架三轴重型货车动态特性(英文)

完成了安装抗俯仰液压互联悬架(HIS)三轴货车动力学方程的推导。采用自由图法和阻抗传递矩阵方法推导建立耦合机械系统和液压系统的动力学方程,该特征方程以机械系统的位移和速度以及机械与液压耦合边界处的压力作为状态矢量。对比分析HIS对车体恢复力和力矩及车体振动固有频率的影响。结果表明,液压互联悬架HIS系统能够为车体提供较大的抗俯仰力矩。自由振动分析表明,HIS改变了车体垂向和俯仰振荡中心位置,且增加了车体俯仰模态对应的固有频率,同时车体垂向跳动模态对应的固有频率几乎保持不变。

液压系统参数对液压互联悬架动态响应的全局灵敏度分析

针对半车液压互联悬架防侧倾模型进行频域分析,建立了四自由度机械和液压耦合系统的动力学方程,根据系统的频响函数和路面输入分别得到垂直模态和侧倾模态下的加速度功率谱密度响应。采用Sobol全局灵敏度分析方法计算了液压参数对垂直响应和侧倾响应的灵敏度,并对计算结果进行分析。分析结果表明:与液压缸上下腔连接的阻尼阀的压力泄漏系数对垂直模态响应影响较大;蓄能器参数及与蓄能器连接的阻尼阀的压力泄露系数对侧倾模态响应影响较大。本研究可用于对汽车液压互联悬架系统进行平顺性评估以及后续的参数优化。

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。

液压互联悬架关键参数对车辆频响特性的影响

针对液压互联悬架设计参数影响车辆动力学响应的问题,建立整车7自由度机械-液压耦合动力学频域模型,推导了侧倾与俯仰角加速度、垂向加速度与轮胎动载荷的频域响应函数,分析液压互联悬架系统油压、蓄能器体积、前后液压作动器上下腔面积差与面积比等参数对车辆动力学特性的影响.仿真结果表明,油压与蓄能器体积对车辆频域响应的影响呈现相反的相关性,作动器上下腔面积差对频域响应的影响较大,上下腔面积比仅对侧倾角加速度和轮胎动载荷功率谱有明显影响.最后,进行样车性能试验,仿真与试验结果的误差较小,关键参数对车辆频率响应特性的影响趋势具有较好的一致性.

应用惯容器提升液压互联悬架性能的研究

为进一步改善车辆抗侧倾和抗俯仰的综合性能,将惯容器应用到液压互联悬架中,设计一种含有惯容器的液压互联惯容悬架。建立整车机械-液压耦合动力学模型,应用AMESim搭建模型对车辆抗侧倾与抗俯仰能力以及悬架系统关键参数对车辆性能的影响进行仿真分析。通过仿真分析得:相较于横向稳定杆和普通液压互联悬架,液压互联惯容悬架能够明显提高车辆的抗俯仰和抗侧倾能力,改善车辆操纵稳定性和安全性。液压系统各关键参数对车辆的侧向加速度无明显影响。系统初始油压、马达排量和飞轮转动惯量与车身侧倾角呈负相关,蓄能器初始气体体积与车身侧倾角呈正相关。

液压互联悬架在防爆无轨胶轮车上的应用研究

通过改进防爆无轨胶轮车上的钢板弹簧刚度,设计匹配与之适应的液压互联悬架,形成一种新型液压互联悬架系统,提高防爆无轨胶轮车的驾乘舒适性。笔者完成了在某防爆无轨胶轮车上液压互联悬架系统的设计,通过仿真分析、道路试验验证了该系统的可行性,为设计其它防爆车辆悬架提供了一定的参考。

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。

高度可调式抗侧倾液压互联悬架建模及控制策略研究

针对被动液压互联悬架不能主动适应路况变化,提出一种能够调节车身高度的液压互联悬架系统。通过优化系统参数,使装有液压互联悬架车辆的垂向刚度基本和原车一致;采用分层控制理论进行车身高度调节的切换控制策略研究;基于Car Sim、AMESim和Matlab/Simulink三个平台,搭建包含整车多体动力学模型和控制模型的联合仿真系统,并对切换过程、平顺性和操纵稳定性进行仿真分析。结果表明,该系统能够在不降低车辆平顺性的前提下,实现车身高度的按需调节,同时提高车辆的操纵稳定性。