重型商用車液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)特性分析及設計.pdf

1、液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)作為一種新型懸架系統(tǒng),具備獨立配置懸架系統(tǒng)模式剛度和阻尼的能力。安裝液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)的車輛可以獲得更好的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性,因而有著廣泛的應用前景。在液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)為數(shù)不多的研究成果中,關于三軸重型商用車液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)的基礎理論研究較少。對裝有液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)的車輛而言,現(xiàn)今基于非線性微分方程的傳統(tǒng)機械液壓耦合系統(tǒng)的數(shù)值計算方法,只能獲得車輛系統(tǒng)評價指標關于液壓系統(tǒng)關鍵性能參數(shù)的隱式關系,因而只能對液壓系統(tǒng)參數(shù)進

2、行定性分析。該方法對研究液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)的附加特性關于液壓系統(tǒng)參數(shù)的顯式定量關系帶來困難,同時也影響了對該類懸架系統(tǒng)設計方法研究的開展。
　　本文針對液壓互聯(lián)懸架特性開展系統(tǒng)深入研究,力求在液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)基礎理論研究和工程理論計算方面開展一些嘗試和探索。本文研究內容主要包括以下幾個方面:
　　(1)提出基于阻抗傳遞矩陣的機械液壓耦合系統(tǒng)建模方法。該方法通過將液壓系統(tǒng)的液壓回路按流體元件進行離散化,離散后回路中各節(jié)點之間的狀

3、態(tài)量通過流體單元的傳遞矩陣關聯(lián),流體單元傳遞矩陣連乘獲得流量呈連續(xù)變化油路的通路矩陣。通過在流量跳變處狀態(tài)量之間的關系,獲得液壓系統(tǒng)回路在機械液壓耦合邊界處壓力相對于流量的阻抗矩陣。結合機械液壓耦合邊界處壓力和流量與機械運動之間的關系,將由邊界處壓力所產生的液壓力作為外力引入至機械系統(tǒng)動力學方程,最終建立機械液壓耦合系統(tǒng)動力學方程。
　　(2)針對三軸重型商用車,提出基于獨立懸架運動模式的液壓缸互聯(lián)方式。根據(jù)機械系統(tǒng)建模需要,建立

4、并驗證具有俯仰運動模式的平衡懸架系統(tǒng)簡化模型。通過對雙液壓缸同向和反向互聯(lián)方式的研究,獲取同向和反向互聯(lián)對附加剛度和阻尼特性的影響規(guī)律。根據(jù)該規(guī)律,使用阻抗傳遞矩陣方法,結合液壓缸的互聯(lián)方式,推導獨立運動模式下液壓系統(tǒng)的阻抗矩陣。
　　(3)開展獨立運動模式下液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)特性研究。結合H2評價方法,推導懸架性能響應均值關于液壓系統(tǒng)關鍵參數(shù)的顯式定量描述。通過引入無量綱算子,獲取懸架性能的無量綱表達形式。根據(jù)懸架性能關于等效剛度

5、和阻尼的等值關系,獲取液壓系統(tǒng)關鍵參數(shù)的設計范圍。研究抗俯仰液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)的剛度/阻尼矩陣與俯仰平面內傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)的剛度/阻尼矩陣表達結構的相似性。研究抗側傾液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)車體和輪組垂向/俯仰、側傾/翹曲運動模式解耦的必要條件,從理論上驗證液壓互聯(lián)懸架具備獨立配置剛度/阻尼特性的功能。同時開展液壓系統(tǒng)物理參數(shù)對上述性能影響的定量分析。
　　(4)基于獲得的獨立運動模式下裝有液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)車輛的動力學方程,研究液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)

6、的穩(wěn)態(tài)振動特性。針對該動力學方程特征矩陣的頻域依賴特性,提出用于求解該類矩陣特征值的方法。通過對比求解非頻率依賴特征矩陣的特征值問題,驗證該方法的正確性?；诒孀R獲得的特征值和特征向量,結合復模態(tài)的“實”運動分析方法,研究抗俯仰液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)和抗側傾液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)對原車輛系統(tǒng)振動固有頻率、模態(tài)振型以及車體振蕩中心位置的影響,并開展隨機路面下的功率譜密度響應分析。
　　(5)對基于顯式表達的液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)的參數(shù)設計方法進行研究

7、。圍繞液壓互聯(lián)懸架性能,開展液壓系統(tǒng)關鍵物理參數(shù)的參數(shù)化分析。將參數(shù)化分析獲得的相悖評價指標作為懸架設計的目標函數(shù),采用基于離散變量的懸架設計方法,獲得滿足性能指標要求的懸架參數(shù)組合,并結合無量綱方法和多指標雷達圖,對相悖的多個指標性能進行折衷,從而獲得最優(yōu)參數(shù)組合。
　　綜上所述,本文以液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)為研究對象,研究液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)建模、互聯(lián)方式和振動特性、參數(shù)設計和主觀評價方法。本研究為機械液壓耦合系統(tǒng)提供新的建模方法,并為