翁烁丰

江苏大学汽车学院 212013

液压互联消扭悬架设计及试验研究

翁烁丰

江苏大学汽车学院 212013

基于互联悬架工作原理，建立液压互联消扭悬架整车动力学模型，仿真分析了正弦工况下液压互联消扭悬架操纵稳定性，设计液压互联消扭悬架原理样机，进行台架试验，仿真与试验结果基本一致。

互联消扭悬架；仿真；试验

一、引言

汽车在不平路面上行驶时，各轮胎的接地性和附着能力对汽车在崎岖、松滑地面上的通过能力，平顺性和操纵稳定性都有着重要的作用。但轮胎的接地性与附着能力不仅仅取决于轮胎本身，而且在很大的程度上也取决于由悬架系统结构所决定的各轮垂直负荷分配和对整车附着力的利用情况。不平路面所造成的左右轮荷的显著差异会降低驱动力、制动力与对侧滑的抵抗力。如何使汽车在不平路面上各轮负荷尽量均匀，是汽车发展的早期就被重视的问题。汽车平衡悬架结构的出现是这一研究方向的重要研究成果之一。

此外，一辆四轮汽车存在着多余约束，轮荷的静载分布不仅取决于整车质心的位置，还与各轮悬架的刚度以及路面的凹凸对弹簧的压缩量有关，尤其在复杂路面工况下，汽车多余约束问题更为突出。多余约束必然带来各轮负荷的不均匀，并且带来在不平路面行驶时悬架系统势能吞吐量的增加，这意味着车身要经受更剧烈的振动和更大的扭转载荷，造成对车身的早期损坏。消除多余约束将带来汽车在不平地面上附着力的充分利用，这将意味着车辆在恶劣地面上通过能力和越野车速的提高。

基于上述问题，本文提出一种互联消扭悬架，并建立互联消扭悬架整车动力学模型，在此基础上进行仿真和试验研究。

二、整车动力学建模

互联消扭悬架整车动力学模型如图1所示。

图1 整车动力学模型

根据模型，其质心处垂直运动方程为：

车身俯仰运动方程为：

车身侧倾运动方程为：

车轮的垂直运动方程为：

三、仿真分析

选择一个周期长为 3m,幅值为0.05m ,左右轮输入相位差为的对扭路面，车速选择30km/h。在此工况对车身侧倾角进行时域仿真分析，系统时域响应如图2所示。

图2 侧倾角

由图2仿真结果可以看出，装有液压互联消扭悬架系统的车辆在单频对扭路面上侧倾角明显减小，这是由于互联悬架系统减小了凸起路面一端悬架的载荷，使车辆更加平稳。

四、试验研究

在道路模拟机上模拟车辆以30km/h驶过周期长为3m,幅值为0.05m的对扭路面,系统时域响应试验结果如图3所示。

图3 对扭试验

由图3可知，装有液压互联消扭悬架的车辆通过对扭路面时,车身侧倾角相对较小，与仿真分析的结果相同。

五、结论

建立液压互联消扭悬架整车动力学仿真，并进行相应的仿真试验研究，结果显示设计悬架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。

[1]郭孔辉,卢荡,宋杰,等．油气消扭悬架的试验与仿真[J]．吉林大学学报:工学版,2008, 38(4): 754～757．

[2]赵春明．油气悬架系统动力学理论及相关技术研究[D]．大连:大连理工大学,1998．

[3]孙求理．油气悬挂系统的理论研究与优化[D]．上海:同济大学,1994．