基于多體理論的城市客車空氣懸架系統(tǒng)分析與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理,該文開發(fā)了包括前獨(dú)立空氣懸架、轉(zhuǎn)向系、后非獨(dú)立空氣懸架以及輪胎路面模型的整車多體系統(tǒng)虛擬樣機(jī)仿真模型.建模過(guò)程中,對(duì)所涉及到的約束關(guān)系進(jìn)行了嚴(yán)格的分析,力求合理體現(xiàn)各部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系,并通過(guò)各種途徑對(duì)模型中所需運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等各種參數(shù)進(jìn)行了收集,力求模型的精確化,并利用最小二乘法擬合了空氣彈簧的非線性負(fù)載特性,通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到橡膠襯套的線性剛度.就橡膠彈性元件對(duì)雙橫臂獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的影響作了深入研究

2、,彈性元件的合理使用使得轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)向有利于操縱穩(wěn)定性的趨勢(shì)發(fā)展.提出了空氣懸架動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算的方法,并分析了雙橫臂導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)懸架動(dòng)剛度的影響.在低地板城市客車道路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,利用所開發(fā)的整車虛擬樣機(jī)對(duì)操縱穩(wěn)定性和平順性進(jìn)行了仿真研究,內(nèi)容包括穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性、開環(huán)瞬態(tài)操縱穩(wěn)定性、包括駕駛員模型的移線瞬態(tài)操縱穩(wěn)定性、脈沖路面平順性和隨機(jī)路面平順性.仿真與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較證明,當(dāng)前開發(fā)的虛擬樣機(jī)的精度是高的,包括彈性元件的剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)模

3、型能夠較好的反映車輛的實(shí)際工作狀態(tài);并且同時(shí)亦表明,該低地板城市客車具有靈敏而穩(wěn)健的操縱穩(wěn)定性和較好的乘坐舒適性.空氣懸架具有很強(qiáng)的非線性剛度特性,所以其設(shè)計(jì)和匹配與普通懸架相比要復(fù)雜的多.該文從空氣彈簧的靜態(tài)負(fù)載特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)入手,對(duì)空氣彈簧的剛度特性和有效截面積的變化規(guī)律進(jìn)行了研究,擬合了有效截面積與彈簧高度之間的關(guān)系曲線.對(duì)空氣彈簧的剛度特性的分析表明,在設(shè)計(jì)高度,空氣彈簧的剛度隨囊腔壓力的變化關(guān)系是線性的.在此基礎(chǔ)上,提出了以設(shè)計(jì)

4、高度的空氣彈簧剛度取代虛擬樣機(jī)空氣懸架的非線性負(fù)載特性,按照固定剛度懸架的優(yōu)化方法進(jìn)行了懸架參數(shù)優(yōu)選,再恢復(fù)到空氣彈簧的負(fù)載特性的空氣懸架參數(shù)優(yōu)選方法.分析了非獨(dú)立后空氣懸架四連桿式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的布置型式,通過(guò)調(diào)整橫向推力桿的前后位置,仿真計(jì)算了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)車輛穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響,并進(jìn)行了彈簧剛度改變后導(dǎo)向機(jī)構(gòu)參數(shù)的相應(yīng)匹配.應(yīng)用所開發(fā)的虛擬樣機(jī)的仿真結(jié)果顯示空氣懸架參數(shù)優(yōu)選和匹配的有效性.低地板城市客車的開發(fā)成功論證了虛擬樣機(jī)技術(shù)在車輛系統(tǒng)