基于多體理論的城市客車空氣懸架系統(tǒng)分析與實驗研究.pdf

1、基于多體系統(tǒng)動力學原理,該文開發(fā)了包括前獨立空氣懸架、轉向系、后非獨立空氣懸架以及輪胎路面模型的整車多體系統(tǒng)虛擬樣機仿真模型.建模過程中,對所涉及到的約束關系進行了嚴格的分析,力求合理體現(xiàn)各部件之間的相對運動關系,并通過各種途徑對模型中所需運動學、動力學等各種參數(shù)進行了收集,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載特性,通過試驗數(shù)據(jù)計算得到橡膠襯套的線性剛度.就橡膠彈性元件對雙橫臂獨立懸架運動學參數(shù)的影響作了深入研究

2、,彈性元件的合理使用使得轉向輪定位參數(shù)向有利于操縱穩(wěn)定性的趨勢發(fā)展.提出了空氣懸架動態(tài)剛度計算的方法,并分析了雙橫臂導向機構對懸架動剛度的影響.在低地板城市客車道路試驗的基礎上,利用所開發(fā)的整車虛擬樣機對操縱穩(wěn)定性和平順性進行了仿真研究,內容包括穩(wěn)態(tài)轉向特性、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路面平順性.仿真與試驗數(shù)據(jù)的比較證明,當前開發(fā)的虛擬樣機的精度是高的,包括彈性元件的剛柔耦合多體動力學模

3、型能夠較好的反映車輛的實際工作狀態(tài);并且同時亦表明,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.空氣懸架具有很強的非線性剛度特性,所以其設計和匹配與普通懸架相比要復雜的多.該文從空氣彈簧的靜態(tài)負載特性試驗數(shù)據(jù)入手,對空氣彈簧的剛度特性和有效截面積的變化規(guī)律進行了研究,擬合了有效截面積與彈簧高度之間的關系曲線.對空氣彈簧的剛度特性的分析表明,在設計高度,空氣彈簧的剛度隨囊腔壓力的變化關系是線性的.在此基礎上,提出了以設計

4、高度的空氣彈簧剛度取代虛擬樣機空氣懸架的非線性負載特性,按照固定剛度懸架的優(yōu)化方法進行了懸架參數(shù)優(yōu)選,再恢復到空氣彈簧的負載特性的空氣懸架參數(shù)優(yōu)選方法.分析了非獨立后空氣懸架四連桿式導向機構的布置型式,通過調整橫向推力桿的前后位置,仿真計算了導向機構對車輛穩(wěn)態(tài)轉向特性的影響,并進行了彈簧剛度改變后導向機構參數(shù)的相應匹配.應用所開發(fā)的虛擬樣機的仿真結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技術在車輛系統(tǒng)