秦 睛

江苏大学汽车学院 212013

液压互联悬架设计及试验研究

秦 睛

江苏大学汽车学院 212013

针对特殊车辆在极端路面工况存在通过性问题，提出一种液压互联消扭悬架系统，介绍了该系统的结构与原理，构建了液压互联消扭悬架系统模型及半车动力学模型，分析了随机工况下液压互联消扭悬架动态性能，并进行台架试验，仿真与试验结果基本一致。结果表明：与传统被动悬架相比，液压互联消扭悬架能有效提高车辆极端路况的路面通过性能，降低车身侧倾，消除了部分车身扭转载荷，并能实时控制车辆的转向特性。

液压互联消扭悬架；平顺性；通过性；试验

一、引言

汽车在不平路面上行驶时，轮胎的附着能力会降低，车身和车架由于受到扭矩和冲击会产生过度变形甚至出现裂纹等早期损坏现象。且四轮汽车存在着多余约束，在路面起伏接近或大于静挠度的情况下，多余约束的缺点就会显得比较突出，通常是以减小悬架的刚度与增大悬架动行程来解决这种缺点，但是这些办法会带来横向角刚度与纵向角刚度的降低，削减了车辆的操纵稳定性。2008年郭孔辉教授提出了“约束最小化问题”原理，并提出了一系列两轴和多轴车辆悬架的支承约束最小化实施方案，2011吉林大学提出了一种油气耦连悬架系统，增加了车辆的通过性能和驱动性能,提高车辆的平顺性。然而油气式互联悬架工艺精度要求高，实际生产成本过大。

基于上述问题，本文根据郭孔辉教授提出的悬架约束最小化原理提出了一种液压互联消扭悬架系统在不损害汽车的纵向与横向稳定性的前提下，提高车身防侧倾性能，消除不平路对车身的附加扭转和弯曲载荷，降低对车身的冲击载荷。消除多余约束将带来汽车在不平路面上附着力的充分利用，这将意味着汽车在恶劣地面上通过能力和车速的提高。

二、互联消扭悬架动力学模型

互联消扭半车模型如图1所示。

图1 液压消扭悬架后悬

根据力的传递原理左右悬架作用力为：

左右液压缸对应油腔内压强的关系为：

左右液压缸位移的相互关系为：

式中：Zb1,Zb2分别为左右悬架上端点位移；Zw1,Zw2分别为左右悬架下端点位移；Zr1,Zr2分别为左右悬架公共端位移；c1,c2分别为左右悬架阻尼系数；k1,k2分别为左右悬架刚度；p1,p2分别为左液压缸上下腔压强；p3,p4分别为右液压缸上下腔压强；A为液压缸活塞有效作用面积；Cg为液压管路等效阻尼，L为液压管路长度。

三、互联消扭悬架仿真分析

利用 Matlab/Simulink 仿真分析工具箱参考式(3.4)建立四轮相关路面不平度时域仿真分析模型，考虑车辆作业路面条件，选取路面等级为 C 级，车速为50km/h，液压互联悬架系统随机路面输入响应如图2所示。

根据图2可以看出，与传统悬架相比液压互联消扭悬架极大的降低了车身侧倾加速度，说明液压互联悬架对车辆操纵稳定性有一定的提升作用。

图2 侧倾角加速度

图3 台架试验

四、台架试验

台架试验如图3所示

在道路模拟机上载入某汽车试验场的沙石路面谱，对液压互联悬架进行随机激励试验，时域响应试验结果如图4所示。

图4 互联消扭悬架试验

根据图4可以看出，与传统悬架相比液压互联消扭悬架在车身侧倾加速度方面有显著降低。

五、结论

提出一种新型液压互联消扭悬架，不损害汽车的纵向与横向稳定性的前提下，提高车身防侧倾性能，消除不平路对车身的附加扭转和弯曲载荷，降低对车身的冲击载荷。

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