乘用車新型氣液力耦合的電控懸架減振支柱研究.pdf

1、懸架是汽車底盤系統(tǒng)的重要組成部分之一，其性能對車輛的行駛平順性、操縱穩(wěn)定性、安全性和通過性都有著重要影響。乘用車懸架中由螺旋彈簧與減振器通過內(nèi)外嵌套的方式組成的結(jié)構(gòu)單元一般稱為減振支柱，最常見的此類結(jié)構(gòu)為麥弗遜式前獨立懸架。隨著半主動以及主動懸架技術(shù)的快速發(fā)展，在國外越來越多的高檔乘用車使用了由一體式空氣彈簧和減振器構(gòu)成減振支柱的電控懸架系統(tǒng)。這類懸架一般用兩套獨立的電控裝置分別控制空氣彈簧的剛度與減振器的阻尼，對于懸架動力學(xué)模型的精確

2、性要求較高。本文從提高乘用車電控懸架的動態(tài)自適應(yīng)性角度，研究一種空氣彈簧氣壓力與減振器液壓力具有耦合作用的新型減振支柱，從工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計、動力學(xué)特性模型、性能仿真、樣件研制及臺架試驗等方面展開研究，主要研究工作如下:
　　 綜合分析了國內(nèi)外乘用車懸架技術(shù)的發(fā)展及典型的新型乘用車懸架系統(tǒng)，對乘用車電控懸架系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題進行了剖析，在此基礎(chǔ)上，提出了本文所研究的新型減振支柱結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
　　 介紹了所設(shè)計的新型減振

3、支柱各個部分的結(jié)構(gòu)組成與工作原理，建立了減振支柱雙氣室空氣彈簧物理模型，分析了氣液介質(zhì)作用力學(xué)的耦合關(guān)系。研究表明，減振支柱在工作行程中下腔油壓始終與浮動氣室氣壓保持動平衡，并且浮動氣室氣壓又能影響主氣室氣壓，進而影響空氣彈簧的剛度與彈性力。同理，主氣室氣壓也會影響減振器油腔壓力，從而影響減振器的阻尼力。因此，減振支柱的彈性力與阻尼力具有較強的耦合關(guān)系。
　　 基于某乘用車前后懸架系統(tǒng)的性能要求和結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定了減振支柱的剛度特

4、性要求，建立了減振支柱剛度特性數(shù)學(xué)模型，確定前、后懸架減振支柱所需的工作行程。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)整車懸架阻尼匹配要求，從理論上確定了前、后懸架減振支柱高、低兩檔阻尼狀態(tài)的折線型速度特性曲線，建立了減振支柱阻尼特性數(shù)學(xué)模型以及動力學(xué)特性模型，經(jīng)計算推導(dǎo)得到了減振支柱復(fù)原與壓縮行程的阻尼力關(guān)系式，通過仿真確定了前、后懸架減振支柱的閥系結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　 研制了前、后懸架減振支柱樣件，進行了臺架性能試驗。以前懸架減振支柱為例，對減振支柱的

5、工作特性仿真結(jié)果和臺架試驗結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明:在同一初始壓力下，減振支柱的彈性力隨著壓縮與拉伸而不斷增大和減小，且呈現(xiàn)出非線性的變化;減振支柱的垂向剛度隨工作行程的變化而變化，當(dāng)減振支柱的壓縮行程超過0.02m時，總成剛度的變化率會急劇增大，這對于不良路面條件下車輪跳動可以起到良好的抑制作用，并能夠防止“懸架擊穿”。此外，減振支柱的可調(diào)阻尼檔位對減振支柱動力學(xué)特性有較顯著的影響，阻尼系數(shù)增大則曲線所包圍的面積增大。減振支柱的示功