交联悬架系统耦连特性分析及对整车性能影响

【摘要】近年来，由于车辆侧翻产生的交通事故越来越多，尤其是对质心较高的四驱车辆，侧翻的几率更高。导致车辆侧翻的原因十分复杂，通过合理地选择悬架设计方案可以有效地减小车辆侧翻几率。然而，现代车辆悬架系统的设计需要满足多个相互矛盾的性能指标，如车辆的舒适性和操纵稳定性之间的矛盾性。传统悬架在装车后结构形式一成不变，而汽车的行驶工况千变万化，以单一的悬架结构去应对多变的行驶工况，很难取得理想的效果。尽管近年来各国学者致力于研究先进的悬架系统，解决传统悬架系统面临的行驶平顺性和操纵稳定性的矛盾，如主动悬架、半主动悬架，能够实现阻尼和刚度的有级或无级可调，然而其造价高，性能不稳定，耗能大，结构复杂，造成整车质量增加，目前应用范围窄。液压交联悬架系统的出现，有效地兼顾了车辆的行驶平顺性和操纵稳定性，因此本文进行交联悬架系统的研究具有十分重要的实际意义。本文结合某SUV交联悬架系统概念/功能开发项目，开展了交联悬架系统设计与开发中的计算、仿真、分析及参数匹配等工作。论文基于“单元-系统-整车”的思路，从交联悬架系统减振单元的特性仿真、交联悬架系统耦连特性分析及交联悬架系统耦连特性对整车性能影响三方面展开。交联悬架系统减振单元特性分析。减振单元是交联悬架系统的核心部件，本文基于减振单元的结构原理，分别对其液压缸子系统、复原阀子系统、压缩阀子系统、阻尼阀子系统、蓄能器子系统的流量-压力特性进行分析，建立了减振单元理想动力学模型，并分析了交联悬架系统减振单元的特征。交联悬架系统建模及其耦连特性分析。本文基于减振单元动力学模型及交联悬架系统结构原理，推导了三种不同耦连形式交联悬架系统的数学模型。而后在垂直（Bounce）、侧倾（Roll）、俯仰（Pitch）、扭转（Warp）四种工况下分别对三种不同耦连形式交联悬架系统进行仿真，分析了不同耦连形式交联悬架系统的垂直力、侧倾力矩、俯仰力矩及扭转力矩的变化，并阐述了不同耦连形式交联悬架系统中的油液流动，同时给出了不同耦连形式交联悬架系统的垂直、侧倾、俯仰及扭转角刚度。交联悬架系统耦连特性对整车性能的影响。一方面，本文探讨了四轮路面不平度数值模型，建立了路面-车辆振动模型，完成交联悬架系统模型与整车模型的集成，并基于随机路面输入分析了不同耦连形式交联悬架系统对整车垂直振动与俯仰振动的影响。另一方面，本文建立了适用于操纵稳定性、加速、制动等相对低频工况仿真的CarSim整车模型，并与整车试验进行验证，进而分析了不同耦连形式交联悬架系统对车辆姿态、车身受力的影响。仿真试验结果表明：不同耦连形式交联悬架系统对车辆垂向振动特性影响较小，而对车辆俯仰振动特性、车身姿态稳定性、车身所受扭矩有较大影响。因此对于具体车辆，应根据其性能要求及使用工况合理地选择交联悬架系统的耦连形式，可有效的改善车辆的行驶平顺性、车身姿态稳定性，同时减小车身扭转力矩。
【作者】冯俊；
【导师】郭孔辉；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】交联悬架系统；耦连特性；平顺性；操纵稳定性；

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