液壓互聯懸架設計及試驗研究

秦 睛

江蘇大學汽車學院 212013

液壓互聯懸架設計及試驗研究

秦 睛

江蘇大學汽車學院 212013

針對特殊車輛在極端路面工況存在通過性問題，提出一種液壓互聯消扭懸架系統，介紹了該系統的結構與原理，構建了液壓互聯消扭懸架系統模型及半車動力學模型，分析了隨機工況下液壓互聯消扭懸架動態性能，并進行臺架試驗，仿真與試驗結果基本一致。結果表明：與傳統被動懸架相比，液壓互聯消扭懸架能有效提高車輛極端路況的路面通過性能，降低車身側傾，消除了部分車身扭轉載荷，并能實時控制車輛的轉向特性。

液壓互聯消扭懸架；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生過度變形甚至出現裂紋等早期損壞現象。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，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施方案，2011吉林大學提出了一種油氣耦連懸架系統，增加了車輛的通過性能和驅動性能,提高車輛的平順性。然而油氣式互聯懸架工藝精度要求高，實際生產成本過大。

基于上述問題，本文根據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消扭懸架系統在不損害汽車的縱向與橫向穩定性的前提下，提高車身防側傾性能，消除不平路對車身的附加扭轉和彎曲載荷，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、互聯消扭懸架動力學模型

互聯消扭半車模型如圖1所示。

圖1 液壓消扭懸架后懸

根據力的傳遞原理左右懸架作用力為：

左右液壓缸對應油腔內壓強的關系為：

左右液壓缸位移的相互關系為：

式中：Zb1,Zb2分別為左右懸架上端點位移；Zw1,Zw2分別為左右懸架下端點位移；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；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；p3,p4分別為右液壓缸上下腔壓強；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)建立四輪相關路面不平度時域仿真分析模型，考慮車輛作業路面條件，選取路面等級為 C 級，車速為50km/h，液壓互聯懸架系統隨機路面輸入響應如圖2所示。

根據圖2可以看出，與傳統懸架相比液壓互聯消扭懸架極大的降低了車身側傾加速度，說明液壓互聯懸架對車輛操縱穩定性有一定的提升作用。

圖2 側傾角加速度

圖3 臺架試驗

四、臺架試驗

臺架試驗如圖3所示

在道路模擬機上載入某汽車試驗場的沙石路面譜，對液壓互聯懸架進行隨機激勵試驗，時域響應試驗結果如圖4所示。

圖4 互聯消扭懸架試驗

根據圖4可以看出，與傳統懸架相比液壓互聯消扭懸架在車身側傾加速度方面有顯著降低。

五、結論

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

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