非线性复合式悬架系统设计

针对装有油气悬架的车辆在实际应用中所面临的可靠性问题,提出了一种以油气悬架和螺旋弹簧共同作用提供弹性力的复合悬架.结合一种越野车悬架系统参数,给出了复合悬架刚度参数的匹配方法,对复合悬架和油气悬架系统的工作压力、载荷特性及刚度特性进行了对比,并通过仿真进一步对比了其平顺性评价指标.结果表明,复合悬架与油气悬架相比,在降低系统压力,提高可靠性的同时,保证了良好的越野平顺性,更适合于越野车辆.     

一种新型油气平衡悬架的平顺性仿真研究

针对普通油气平衡悬架油缸垂直布置的结构特点,提出了一种油缸水平放置的油气平衡悬架.建立了两种多轴油气平衡悬架的数学模型,利用Matlab软件对普通油气平衡悬架与新型油气平衡悬架进行了平顺性对比、分析和计算.结果表明,采用油缸水平放置的油气平衡悬架的车辆在很好地改善车辆平顺性的同时,又能降低悬架系统成本,提高可靠性,因此这种悬架更适合在多轴车辆上应用.     

铰接式自卸车平衡悬架系统橡胶弹簧刚度的非线性特性分析与优化

为了提高AD250铰接式自卸车的平顺性,对其平衡悬架夹层橡胶弹簧的刚度进行了分析和优化.建立了橡胶弹簧的参数化有限元接触模型,对弹簧轴向刚度的非线性特性进行了分析,分析结果与实验结果能很好地吻合.研究结果表明, 此橡胶弹簧刚度偏大且非线性特性不能满足悬架在不同载荷下具有等固有频率的要求,为此以固有频率2Hz为优化目标对橡胶弹簧的参数进行了优化,优化后的橡胶弹簧能使车辆保持稳定且良好的平顺性.     

基于三维动力学模型的重型卡车动态参数对平顺性的影响

为了研究重型卡车动态参数对驾驶员舒适性的影响,以路面随机不平度为激扰,以驾驶室座椅垂向、驾驶室的俯仰角和侧倾角的加权加速度均方根值为目标函数,建立了13自由度的三维动力学模型.采用Matlab/Simulink软件对整车模型进行仿真计算,分析了不同系统参数,如悬架、轮胎、驾驶室悬架和驾驶员座椅悬架的参数对驾驶员座椅垂向振动、驾驶室前后和左右晃动的影响.研究结果表明:悬架系统中刚度和阻尼参数的最佳匹配对车辆平顺性的影响非常明显;随着悬架系统和轮胎刚度的增加,车辆平顺性从优向劣转变,而随着悬架系统阻尼的增加,车辆平顺性呈现从劣转优现象.该研究为重型卡车悬架系统设计提供相应的理论依据.     

基于人车耦合动力学模型的重型卡车平顺性仿真与优化

以某三轴重型卡车为研究对象,建立了考虑人车耦合作用的23自由度动力学模型,应用谐波叠加法建立了路面激励模型作为振动系统的输入,根据拉格朗日方程推导了人车耦合模型的动力学方程并通过Newmark算法实现动力学方程的求解,研究了人车耦合作用对车辆和人体振动响应的影响;根据ISO2631-1:1997(E)中的车辆平顺性评价方法,考虑人体大腿的垂向振动和背部的垂向振动、前后振动,以人体综合振动加权加速度均方根值为指标对重型卡车的平顺性进行评价,探究了车辆悬架、驾驶室悬置和座椅悬架的刚度阻尼参数对重型卡车平顺性的影响,并采用带有收缩因子的粒子群算法对车辆的平顺性进行了优化.研究结果表明:考虑人车耦合作用会改变车辆座椅、人体大腿和背部等部位的振动响应,车速较低时人车耦合作用对平顺性仿真结果的影响较大,在进行车辆平顺性仿真研究时需要考虑人车耦合的作用;在人车耦合条件下,车辆悬架、驾驶室悬置以及座椅悬架的刚度阻尼参数均对车辆平顺性产生影响,且在不同参数区间范围内影响程度有所不同;综合考虑车辆悬架、驾驶室悬置以及座椅悬架的刚度阻尼参数的匹配,实现了整车平顺性优化,在不同车速下人体综合振动加权加速度均方根值与优化前相比降幅均超过38%,考虑多参数匹配的平顺性优化效果显著.     

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.     

摆动缸式油气悬挂系统动态特性参数敏感性分析

为研究摆动缸式油气悬挂自身参数变化对履带车辆中"负重轮-悬挂-簧载质量"系统的影响,在典型工况下,对该系统的动态响应特征展开参数敏感性分析.结合油气悬挂的结构特征建立机械-液压耦合的动力学模型,并应用试验台架测试结果评价该模型的有效性.选取摆动缸式油气悬挂的关键参数,分析其刚度与阻尼特性随关键参数的变化趋势,并在脉冲激励工况下分析上述参数变化对油气悬挂系统动态响应行为的影响.结果表明:油气悬挂刚度在悬挂变形量不大时受蓄能器内气体初始体积的影响较大,在悬挂压缩变形较大时受油气悬挂定位角的影响较大;簧载质量垂向加速度与负重轮动载荷在低频时受蓄能器初始气体体积影响最大,在高频时受阻尼阀孔截面积影响最大;悬挂动行程受关键参数的影响趋势与之相反.     

油气平衡悬架可调阻尼阀外特性的设计

针对油气平衡悬架幅频特性的特点,提出了其阻尼外特性非线性设计的原则.以提高整车的瞬态响应特性、平顺性、车轮接地性为目标,对某油气平衡悬架可调阻尼阀外特性进行了稳健性设计.结果表明,合理设计可调阻尼阀大阻尼状态下开阀前阻尼系数,可以提升车辆的操纵性和状态转换时的舒适性;应用田口方法设计了大、中、小三级阻尼阀外特性参数,使悬架的性能更加稳健.     

工程车辆橡胶悬架系统的非线性动力学特性

为深入研究工程车辆橡胶悬架的非线性动力学特性,提高车辆的行驶平顺性,建立了车辆两自由度动力学模型及包含悬架刚度立方非线性的运动微分方程,采用多尺度法和李亚普诺夫一阶近似理论求解系统的幅频响应特性、稳定性及其判定.通过数值仿真,获得了主共振和内共振条件下的非线性橡胶悬架系统在不同刚度参数时的幅频响应、转迁集与分岔.结果表明非线刚度参数对车辆系统幅频响应曲线弯曲程度、共振区大小及稳定区域的有很大影响.根据所获得的规律,合理地选择悬架的刚度参数,可以避开系统可能出现的内共振及跳跃等不稳定现象,从而有效地控制车辆的振动.     

平衡悬架的振动特性分析

钢板弹簧平衡悬架是重型车辆常用的悬架结构形式。建立平衡悬架的三自由度振动模型，应用随机振动理论，导出平衡悬架系统的传递特性及车身振动加速度均方根值，对平衡悬架与普通悬架的振动特性进行对比研究，并就结构参数对平衡悬架特性的影响进行了分析。实例分析结果表明，与普通悬架相比，平衡悬架能大幅提高车辆行驶的平顺性。平衡悬架不仅适用于重型车辆，也可作为其他车辆改善行驶平顺性的结构措施。在平衡悬架的结构设计上，减小两车桥的轴距和质量差异可提高车辆的平顺性。     

军用车辆悬挂系统热-机耦合特性研究

为解决军用车辆悬挂系统中减振器温升过高而漏油失效的问题,提出了全面的车辆悬挂系统机械动力学与其热学特性相互耦合模型.采用Matlab/Simulink建立此闭环正反馈系统的热机耦合模型,仿真计算得到某军用车辆在多种工况以及不同悬挂参数条件下的减振器温升特性曲线.研究结果表明:随着路面等级的下降,车速的提高,簧下质量和负重轮刚度的增大,减振器的温度升高加快;簧上质量和悬挂刚度对减振器温升特性无影响.     

军用车辆强振分析与悬架参数匹配方法

针对某型军用轮式车辆在越野起伏砂石路面上高速行驶时振动与冲击较大的问题,在实测路面不平度的基础上,建立了半车行驶动力学模型,在时域内进行了动力学仿真分析。分析表明,振动较大是由车辆在恶劣越野路面上高速行驶时,悬架击穿频率较高造成的。在频域内采用基于悬架动挠度为限值的匹配方法对悬架参数进行了优化与仿真。研究结果表明,优化匹配结果基本满足战车平顺性与操稳性的设计要求,说明基于实测路面谱与悬架动挠度为限值的参数匹配方法对军用车辆悬架设计具有适用性与科学性。     

车路耦合作用力特性及混凝土路面动态响应

应用1/4车-路耦合动力学模型及直接积分法,分析车辆以一定速度匀速移动时,车辆参数(集中质量、悬挂系统弹簧刚度和轮胎弹簧刚度)、路面板参数(路面板厚度、接缝宽度、接缝错台和接缝传荷等)以及地基参数(地基刚度、地基阻尼及地基弱化指数等)对车-路耦合作用力的影响;给出了动荷系数(动静荷载比)随各参量变化的影响曲线及其统计特征;探讨了有接缝混凝土路面板动弯沉和动应变的变化规律.结果表明,随着车速的提高,车-路耦合作用力的变异性增大,路面板动弯沉和动应变的波动性增强;因此,在水泥混凝土路面设计时,车-路耦合引起的动态效应应予以考虑.     

动力总成悬置软垫结构参数优化系统开发

采用软件集成的方法,开发一套悬置软垫结构参数优化系统。该系统以MATLAB为平台,通过调用ABAQUS批处理程序采用有限元方法自动计算不同结构参数下的软垫刚度,用神经网络映射结构参数与刚度之间的非线性关系,建立起优化目标函数,用遗传算法优化结构参数并计算出优化结构参数后的软垫刚度与目标刚度之间的误差。实例验证表明,该系统可以根据所提出的三向刚度要求,快速、准确地确定悬置软垫的结构参数,具有可行性。     

基于ADAMS微型观光旅游电动汽车平顺性优化

基于国内所研制的微型观光旅游电动汽车平顺性差的缺点,以多体动力学理论为基础,在ADAMS/Car中建立唐山市电动汽车重点实验室前期研制的微型观光旅游电动汽车虚拟样机模型。分析并建立其前后悬架系统弹簧刚度和减震器阻尼约束条件,采用正交实验法在ADAMS/Car Ride中对整车进行各参数组合的平顺性仿真分析。获得前后悬架系统参数对此微型观光旅游电动汽车平顺性影响主次顺序,最终得到前后悬架弹簧刚度和减震器阻尼匹配的相对最优解。大幅度改善了此微型观光旅游电动汽车平顺性,并为进一步提高其平顺性指引了优化方向。     

汽车非线性悬架系统共振特性的研究

建立了车辆两自由度非线性动力学模型及包含悬架刚度立方非线性的运动微分方程,利用多尺度法求解系统的幅频响应特性.通过数值仿真,获得了主共振、超谐波共振、次谐波共振以及内组合共振条件下的非线性悬架系统在不同非线性参数时的幅频响应.根据所获得的规律,合理地选择悬架的非线性参数,可以避开系统可能出现的跳跃及分岔等不稳定现象,从而有效地控制车辆的振动.     

新型中低速磁浮车辆振动传递特性研究

随着磁悬浮技术的飞速发展,一系列问题随之而来,其中磁悬浮车辆的振动问题是无法忽视。为了优化某新型中低速磁悬浮车辆的振动传递问题,本文建立了新型中低速磁悬浮车辆刚柔耦合模型;考虑车体弹性模态,采用扫频激励法,研究了磁浮车辆在不同激励模式下,在不同的振动传递路径下,车辆悬挂参数以及车下设备悬挂参数对振动传递的影响,以及有源设备振动对车体振动的影响,并分析了新型中低速磁浮车辆的动力学表现;结果表明,新型中低速磁悬浮车辆主要振动频率有2.6 Hz, 9.2 Hz、12.1 Hz和17.4 Hz等;优化垂向减振器阻尼等悬挂参数能够较好地抑制车体振动以及获得更好的动力学性能表现,减小车下设备悬挂刚度可以抑制车下有源设备的振动传递。     

基于结构参数变化对结合梁自锚式悬索桥动力特性的分析

借助Midas/Civil建立合理动力全桥模型,结合梁自锚式悬索桥自振特性规律,虚设一座相同参数的地锚式进行比较,探讨恒载集度、主梁刚度、桥塔刚度、主缆抗拉刚度、吊索抗拉刚度等主要参数对结合梁自锚式悬索桥固有频率的影响。研究表明:在狭窄的频率范围内,振型较为集中,且前几阶振型以主梁振动为主;恒载倍率增加对一阶振型频率均有减小作用,主梁竖向刚度增加对一阶竖弯振型影响较大,桥塔纵向刚度增加使纵漂频率显著增加,主缆抗拉刚度倍率增大使主梁扭转振型频率增加显著,吊索抗拉刚度倍率增大对一阶振型频率影响很小。