秦 睛

江蘇大學(xué)汽車學(xué)院 212013

液壓互聯(lián)懸架設(shè)計及試驗研究

秦 睛

江蘇大學(xué)汽車學(xué)院 212013

針對特殊車輛在極端路面工況存在通過性問題，提出一種液壓互聯(lián)消扭懸架系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理，構(gòu)建了液壓互聯(lián)消扭懸架系統(tǒng)模型及半車動力學(xué)模型，分析了隨機(jī)工況下液壓互聯(lián)消扭懸架動態(tài)性能，并進(jìn)行臺架試驗，仿真與試驗結(jié)果基本一致。結(jié)果表明：與傳統(tǒng)被動懸架相比，液壓互聯(lián)消扭懸架能有效提高車輛極端路況的路面通過性能，降低車身側(cè)傾，消除了部分車身扭轉(zhuǎn)載荷，并能實(shí)時控制車輛的轉(zhuǎn)向特性。

液壓互聯(lián)消扭懸架；平順性；通過性；試驗

一、引言

汽車在不平路面上行駛時，輪胎的附著能力會降低，車身和車架由于受到扭矩和沖擊會產(chǎn)生過度變形甚至出現(xiàn)裂紋等早期損壞現(xiàn)象。且四輪汽車存在著多余約束，在路面起伏接近或大于靜撓度的情況下，多余約束的缺點(diǎn)就會顯得比較突出，通常是以減小懸架的剛度與增大懸架動行程來解決這種缺點(diǎn)，但是這些辦法會帶來橫向角剛度與縱向角剛度的降低，削減了車輛的操縱穩(wěn)定性。2008年郭孔輝教授提出了“約束最小化問題”原理，并提出了一系列兩軸和多軸車輛懸架的支承約束最小化實(shí)施方案，2011吉林大學(xué)提出了一種油氣耦連懸架系統(tǒng)，增加了車輛的通過性能和驅(qū)動性能,提高車輛的平順性。然而油氣式互聯(lián)懸架工藝精度要求高，實(shí)際生產(chǎn)成本過大。

基于上述問題，本文根據(jù)郭孔輝教授提出的懸架約束最小化原理提出了一種液壓互聯(lián)消扭懸架系統(tǒng)在不損害汽車的縱向與橫向穩(wěn)定性的前提下，提高車身防側(cè)傾性能，消除不平路對車身的附加扭轉(zhuǎn)和彎曲載荷，降低對車身的沖擊載荷。消除多余約束將帶來汽車在不平路面上附著力的充分利用，這將意味著汽車在惡劣地面上通過能力和車速的提高。

二、互聯(lián)消扭懸架動力學(xué)模型

互聯(lián)消扭半車模型如圖1所示。

圖1 液壓消扭懸架后懸

根據(jù)力的傳遞原理左右懸架作用力為：

左右液壓缸對應(yīng)油腔內(nèi)壓強(qiáng)的關(guān)系為：

左右液壓缸位移的相互關(guān)系為：

式中：Zb1,Zb2分別為左右懸架上端點(diǎn)位移；Zw1,Zw2分別為左右懸架下端點(diǎn)位移；Zr1,Zr2分別為左右懸架公共端位移；c1,c2分別為左右懸架阻尼系數(shù)；k1,k2分別為左右懸架剛度；p1,p2分別為左液壓缸上下腔壓強(qiáng)；p3,p4分別為右液壓缸上下腔壓強(qiáng)；A為液壓缸活塞有效作用面積；Cg為液壓管路等效阻尼，L為液壓管路長度。

三、互聯(lián)消扭懸架仿真分析

利用 Matlab/Simulink 仿真分析工具箱參考式(3.4)建立四輪相關(guān)路面不平度時域仿真分析模型，考慮車輛作業(yè)路面條件，選取路面等級為 C 級，車速為50km/h，液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)隨機(jī)路面輸入響應(yīng)如圖2所示。

根據(jù)圖2可以看出，與傳統(tǒng)懸架相比液壓互聯(lián)消扭懸架極大的降低了車身側(cè)傾加速度，說明液壓互聯(lián)懸架對車輛操縱穩(wěn)定性有一定的提升作用。

圖2 側(cè)傾角加速度

圖3 臺架試驗

四、臺架試驗

臺架試驗如圖3所示

在道路模擬機(jī)上載入某汽車試驗場的沙石路面譜，對液壓互聯(lián)懸架進(jìn)行隨機(jī)激勵試驗，時域響應(yīng)試驗結(jié)果如圖4所示。

圖4 互聯(lián)消扭懸架試驗

根據(jù)圖4可以看出，與傳統(tǒng)懸架相比液壓互聯(lián)消扭懸架在車身側(cè)傾加速度方面有顯著降低。

五、結(jié)論

提出一種新型液壓互聯(lián)消扭懸架，不損害汽車的縱向與橫向穩(wěn)定性的前提下，提高車身防側(cè)傾性能，消除不平路對車身的附加扭轉(zhuǎn)和彎曲載荷，降低對車身的沖擊載荷。

[1]陳龍,黃晨,江浩斌,等．基于懸架效用函數(shù)的車身姿態(tài)控制[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報,2011,42(8) : 15～20．

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[3]郭孔輝．閥控均載耦連懸架系統(tǒng):中國,CN200810212290．0 [P]． 2009-01-21．