多工况下互连式油气悬架系统建模及特性研究

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1、2016-06-0717:34:48汽车工程学报2016年3期张军伟+杨波+李洪彪+陈思忠+李辰前右液压集成块F-V1R厂1桥右侧悬架油缸IVP-VfL-d前中液压集成块1桥右侧悬架油缸I♦♦•・♦T-V1R■■■■■»•••■・■rin1：S-V1R?C-V1RS-V2R:C-V2Rr*■—yiP-VfR-d-VtR-l"fR-Sc■p-VfiZcLLlT-VfLIic-yiL:C-V2Li0.2051±OOIIOLu、益S00.51.01.5时间〃s图10油缸1R半正弦波激励信」0.4321012•♦•・•ooooO%・LU)>鰹瑕*®-

2、0.3■v■0z

3、_IIII：：•00.51.01.5时间t/s(b)各油缸活塞速度图11油缸1R激励下的各油缸活纟和速度变化情况摘耍：采用模块化的建模方法，建立系统屮各个部件的模型，通过对各部件数学模型的原理分析，确定各部件模型的输入和输出。根据汕气悬架系统的连接关系将各个部件模型连接起來，得到多工况下的互连式油气悬架系统数学模型。基于所建立的互连式油气悬架模型，对多种典型工况下的系统特性进行分析,得到互连式油气悬架主要参数的变化特性,为互连式油气悬架整车控制算法研究提供理论基础。关键词：互连式；油气悬架；多工况；模块化建模；系统特性屮图分

4、类号:U463.33文献标文献标识码:A文献标D0l：10.3969/j.issn.2095-1469.2016.03.09Abstract：Thesystemmodelwasbuiltupandthecharacteristicsoftheinterconnectedhydropneumaticsuspensionwerestudiedundermultiplemodes・Thepaperprovidesatheoreticalfoundationfortheresearchonthewholevehiclecontrolalgorithm.

5、Keywords：interconnected；hydropneumaticsuspension；multiplemode；modularitymodeling；systemcharacteristics由于互连式油气悬架在平衡轴荷、刚度非线性、阻尼可调、抗侧倾等方面有着显著的优势，所以被越来越多地应用在多轴重型车辆上[1-5].多油缸互连式油气悬架的各油缸上、下腔Z间对应或交叉连通，每个油缸与多条油路连通，每条油路中都装有阻尼阀和蓄能器。阻尼阀的非线性、蓄能器内气体状态变化的非线性、各油路Z间交叉连通的非线性，致使互连式汕气悬架成为一个非常复

6、杂的系统[6-9]o由于互连式汕气悬架结构的复杂性，很难利用台架试验对其系统动态特性进行研究，因此，很有必要对互连式油气悬架进行建模，对各种工况下的系统动态特性进行分析。国内外相关领域的学者从多方面应用各种方法对油气悬架进行了深入的研究，但所研究对象多为结构简单的单回路油气悬架，且多为公式推导式的黑匣子建模方法，不便于中间结果的输出，也不易对整个汕气悬架系统模粮有一个透彻的认识。采用传统的公式推导式建模方法已很难建立互连式油气悬架模型。针对结构复杂的互连式油气悬架，本文釆用模块化建模方法，首先建立油气悬架系统中各个部件的模型，然后通过对各部件模

7、型的原理分析，确定各部件模型之间的输入和输出关系，最后根据油气悬架系统的连接关系将各个部件模型连接起来，得到多工况下的互连式油气悬架系统数学模型。模块化的建模方法，便于屮间结果的输出，例如某个阀的流量、蓄能器任意时刻的压力等，整体结构非常清晰，能够对系统模空各部分之间的关系有一个透彻的认识，能够将复杂的系统分割成一个个简单部件，适用于复杂系统的建模。1互连式油气悬架结构某种用于四轴重型车辆的互连式油气悬架，前两桥连通结构与后两桥相同，一二桥的结构如图1所示。系统油缸为双腔油缸，上腔为坏形腔，下腔为无杆腔；前后桥同侧油缸上、下腔对应连通，同桥左、

8、右侧汕缸上、下腔交义连通。压缩行程吋，汕征下腔的汕液经多条支路流向蓄能器，压缩蓄能器内的气体产生弹性力，油液流过油路中的阻尼阀产生阻尼力。为了实现多轴车辆的轴荷平衡及抗侧倾功能，汕气悬架的各汕缸Z间是按照一定的规则连通的,这就不可避免地存在单个油缸连通多条支路的结构。在不影响系统特性的前提下，省略系统中的部分电磁阀，对系统进行简化处理，简化后的系统原理如图2所示。由图2可知，互连式汕气悬架的汕缸为双腔汕缸，同侧前后桥汕缸上、下腔对应连通，实现平衡轴荷功能，同桥左、右侧油缸上、下腔交叉连通，实现抗侧倾功能。通过系统屮的电磁阀控制，可以实现悬架刚度

9、控制、侧倾刚度控制、阻尼连续控制、车高控制、单轮隔离、单轮提升、刚性闭锁等功能。2互连式油气悬架模型互连式油气悬架系统中存在多条支路，每条支路中有多个