刚度阻尼可调抗侧倾液压互联悬架动力学特性研究.pdf
《刚度阻尼可调抗侧倾液压互联悬架动力学特性研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《刚度阻尼可调抗侧倾液压互联悬架动力学特性研究.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 61 卷 第 11 期Vol.61 No.112023 年 11 月November 2023农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT&VEHICLE ENGINEERING0 引言液压互联悬架系统(Hydraulic Interconnected Suspension System,HIS)具有非线性刚度和阻尼特性1,可在不影响车辆其他性能的前提下,有效地提高车辆的防侧翻性能2。Wade 等3、Cao 等4建立了整车十自由度的液压互联悬架模型,采用非线性阻尼阀模型,并与传统悬架进行对比,验证了液压互联悬架可提供更加优越的操稳性。近年来,具有综合性能的互联悬架系统成为
2、研究热点。余一凡等5、Damavandi 等6研究了不同互联模式液压互联悬架系统对车辆刚度和阻尼特性的影响;俞峰等7试验验证了通过切换不同模式使车辆具备不同的性能;黄开启等8、Chen 等9、陈盛钊等10研究了液压管路初始油压、蓄能器初始体积以及液压缸上下腔面积差对车辆动力学响应的影响。在保证操稳性的同时,对平顺性的研究也越来越深入。曾繁鑫等11基于 ON-OFF 控制与模糊控制研究了阻尼连续可调的半主动液压互联悬架系统;江治东12、任戊瑞13对比了不同控制算法对车辆平顺性的改善程度,研究了管路内径对平顺性的影响。doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2023.011.00
3、9刚度阻尼可调抗侧倾液压互联悬架动力学特性研究李东东1,郑敏毅1,张农2,王斌1,陈桐1(1.230009 安徽省 合肥市 合肥工业大学 汽车与交通工程学院;2.230009 安徽省 合肥市 合肥工业大学 汽车工程技术研究院)摘要 为了更好兼顾车辆的操稳性和平顺性,提出一种刚度阻尼可调式抗侧倾液压互联悬架系统。该系统在被动式抗侧倾液压互联悬架的基础上增加了一组蓄能器,通过控制电磁阀的开闭和改变可调阻尼阀的节流面积,实现整车的刚度阻尼可调。利用 Simulink 软件搭建安装刚度可调抗侧倾液压互联悬架车辆动力学模型,搭建刚度可调抗侧倾液压互联悬架系统的实验台架,通过实验验证模型的准确性及可行性,
4、以动力学模型为基础进行液压互联悬架系统参数匹配设计。最后,通过整车的操稳性和平顺性仿真验证了安装该系统的车辆可获得优异的操纵稳定性和平顺性。关键词 液压互联悬架(HIS);刚度阻尼可调;操稳性;平顺性 中图分类号 U463.1 文献标志码 A 文章编号 1673-3142(2023)11-0045-06引用格式:李东东,郑敏毅,张农,等.刚度阻尼可调抗侧倾液压互联悬架动力学特性研究J.农业装备与车辆工程,2023,61(11):45-50.Dynamic characteristics of anti-roll hydraulic interconnected suspension with
5、adjustable stiffness and dampingLI Dongdong1,ZHENG Minyi1,ZHANG Nong2,WANG Bin1,CHEN Tong1(1.School of Automotive and Transportation,Hefei University of Technology,Hefei 230009,Anhui,China;2.Institute of Automobile Engineering Technology,Hefei University of Technology,Hefei 230009,Anhui,China)Abstra
6、ct In order to better take into account the vehicle stability and ride performance,an anti-roll hydraulic interconnected suspension system with adjustable stiffness and damping was proposed.The system had one more set of accumulators than the passive anti-roll hydraulic interconnected suspension.By
7、controlling the opening and closing of the solenoid valve and changing the throttle area of the adjustable damping valve,the stiffness and damping of the vehicle could be adjusted.Firstly,the vehicle dynamics model with anti-roll hydraulic interconnected suspension with adjustable stiffness was esta
8、blished by using Simulink.Secondly,the experimental bench of the system was set up.The accuracy and feasibility of the model were verified by experiments.Then,based on the dynamic model,the parameters of hydraulic interconnected suspension system were designed.Finally,through the simulation of the v
9、ehicles stability and ride performance,it was verified that the vehicle installed with this system could obtain excellent handling stability and ride performance.Key words hydraulically interconnected suspension(HIS);adjustable stiffness and damping;handling stability;ride comfort收稿日期:2022-11-0346农业
10、装备与车辆工程 2023 年虽然抗侧倾构型能使车辆具有更大的侧倾刚度,但高侧倾刚度不可避免地会降低车辆的平顺性14。本文针对此问题提出了一种刚度阻尼可调式液压互联悬架系统,实现整车的刚度阻尼可调;其目的是使车辆更好地兼顾操稳性和平顺性,该系统具有较大的实际应用价值。1 整车模型建立1.1 车辆系统动力学模型的建立将车身看作刚体,鉴于本文研究的车身侧倾俯仰垂向以及横摆运动,建立车身在 3 个方向的平动及转动和 4 个车轮垂向运动的整车十自由度动力学模型,如图 1 所示。图 1 中:ms车身质量;mui第 i 个车轮的质量;Ksi i 处悬架弹簧的刚度系数;Csi i 处减振器的阻尼系数;Kti
11、第 i 个车轮的垂向刚度系数;Ixx、Iyy、Izz侧倾、俯仰、横摆的转动惯量;a、b质心到前、后轴的距离;tf、tr前、后轴左右半轮距。车身运动及 4 个车轮的垂向振动微分方程为mxymxyzFsssuiuiuiuixtiii1414i+-=poopoooo_ij/(1)m yxmyxzFsssuiuiuiuiytiii1414-+-=poopooo o_ii/(2)m zFFsszsiHsiii1414=+=p/(3)IIIMMyyxxzzxriiHsxi1414i+-=+=poo_i/(4)IIIMMxxzzyyyriiHsyi1414i+-=+=po oj/(5)ImatmbtIIM2
12、zzuffurrxxzzzrii222214i+-=ppooa_jiki/(6)m zKzzKZZCzzFuititigitisitisisitisiHsi=-+-poo_jii(7)式中:xso、yso、zso质心的纵向、横向和垂向速度;、车身绕其质心的侧倾角、俯仰角和横摆角;Fzsi、FHsi 悬架弹簧和减振器以及液压系统对车身的垂向力;Mxri、Myri、Mzri悬架弹簧对车身的侧倾、俯仰和横摆力矩;MHsx、MHsy液压系统对车身的侧倾和俯仰力矩;muf、mur前后轮质量;Fxti、Fyti 轮胎对车辆的纵向横向力;Zti、Zgi 第i个车轮的垂向位移和路面激励;Zsi(i=14)悬架
13、弹簧对应车身 1、2、3、4 点处的位移。1.2 液压系统数学模型液压缸将车辆机械和液压系统连接,构成 2 个系统之间的边界15。液压互联悬架系统的原理如图 2 所示。液压缸、管路、阻尼阀、蓄能器的压力流量特性分别为PVA vQceff1111b=-o_i (8)QR lP1P PD=(9)PVQPabD=o (10)tanhsgnQCRAPPvDP222maxqehmtmtDDD=dnh (11)PVQPPPPP1c=codn (12)式中:P1o液压缸上腔中液压油压力的变化率;Q1液压缸上腔的流量;Vc液压缸活塞杆处于初始平衡位置时上腔的体积;eff 油气有效体积模量;v1活塞杆相对液压缸
14、的速度;图 1 装有液压互联悬架的车辆动力学模型Fig.1 Vehicle dynamics model with HISKs1 Cs1Ixxa IyyIzzKt1XoYmu1mstrZtrtftf1432b图 2 液压互联悬架系统原理图Fig.2 Schematic of HIS systemAf1Af2Ar1Ar247第 61 卷第 11 期A1前液压缸活塞作用面积;a流体和管壁的有效体积模量;Dh阀门的直径;Cqmax最大流量系数;Re流体雷诺数;v 油液黏度;PP、VP 蓄能器气腔初始压力和体积。2 刚度及阻尼可调控制策略2.1 刚度可调原理在侧倾模态即左、右侧车轮受到异向垂向激励,双
15、组蓄能器工作时,车身侧倾角为,当 较小时 sin 近似等于,分析得到左、右侧 2 个蓄能器前的管路任意工作状态的油液压力分别为PVCVP Vasarollsasa111=-cc_i (13)PVCVP Vbsbrollsbsb111=-cc_i (14)式中:Psa1、Vsa1 左侧蓄能器 Af1在静态下的气腔压力和气囊体积;CVVVVVVsasasasbsbsb121121=+=+;VtAAtAArollfr1234=+_ii。当电磁阀断电时,液压系统为单组蓄能器工作,左侧蓄能器前的管路任意工作状态的油液压力为PVVP Vasarollsasa=-cc_i (15)则液压系统在前、后轴提供的
16、侧倾刚度分别为KMtAAPPfffab12222222=+-_din (16)KMtAAPPrrrab34222222=+-_din (17)2.2 模型仿真和实验对比按照液压系统原理图布置试验台架,左侧液压缸的激励为振幅 10 mm,激励频率为 0.1 Hz 的正弦激励,右侧液压缸激励为左侧激励的负值,以此来模拟侧倾模态;在 10 s 时电磁阀关闭,系统变成单组蓄能器工作。分别在左侧和右侧 2 个蓄能器前的支路上安装一个油压传感器。台架试验信号采集界面如图 3 所示。台架试验液压系统的参数与仿真参数一致,得到两者油压对比结果以及液压系统的侧倾力矩随液压缸活塞杆行程的变化,如图 4 所示。由图
17、 4 可见,双组蓄能器工作时系统油压小,侧倾刚度小,此工作模式下平顺性更好。试验验证了该液压系统可以实现不同刚度的切换。图 4(a)中通过计算得油压误差为 3%,误差来源主要是实验活塞与液压缸内壁存在摩擦力,以及电磁阀通电后存在响应时间。图 4(b)中侧倾力矩的误差主要是管路中液压油的阻尼作用。2.3 阻尼可调控制策略车辆大部分运动处于双组蓄能器同时工作状态,鉴于普通高速公路以及城市公路的路谱主要为A、B、C、D 四级,本文将阻尼阀孔径设计成 4 种不同的节流面积。通过改变 4 个液压缸下出口处可调阻尼阀的节流面积可实现 4 级阻尼可调,提高车辆的平顺性。控制方法的动力学方程为m zCzzKz
18、zCzm zCzzKzzKzzCz00sssstsstHSIsutsstssttgtHSIsiiiiiiiiiiiiiii+-+-=-+-+=pooopooo_iiiij(18)式中:CHSIi(i=14)液压系统的阻尼系数,每个节流半径对应一个阻尼系数,以实现4级阻尼可调。李东东 等:刚度阻尼可调抗侧倾液压互联悬架动力学特性研究图 3 台架试验信号采集图Fig.3 Bench test signal acquisition diagram(b)图 4 液压系统仿真与试验对比结果Fig.4 Simulation and test results of hydraulic system(a)仿真
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 刚度 阻尼 可调 抗侧倾 液压 悬架 动力学 特性 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。