七桥登高车混连油气悬架系统特性研究

《七桥登高车混连油气悬架系统特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TH13710710-2013025002博士学位论文七桥登高车混连油气悬架系统特性研究田文朋导师姓名职称易小刚教授级高工申请学位级别工学博士学科专业名称机械电子工程论文提交日期2018年4月15日论文答辩日期2018年6月13日学位授予单位长安大学ResearchonSystemCharacteristicsofHybridCoupledHydro-pneumaticSuspensionforSevenAxleHighPlatformFireTruckADissertationSubmittedfort

2、heDegreeofDoctorCandidate：TianWenpengSupervisor：Prof.seniorengineer.YiXiaogangChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论

3、文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：年月日导师签名：年月日摘要耦连式油气悬架系统以其优良的减振、抗侧倾、均载和自动调平等性能越来越多的被应用在大型车辆上。多桥耦连油气悬架在提供优异性能的同时也带来了结构复杂、刚度阻尼耦合且非一致性等问题。论文以校企合作项目为依托，以DG

4、S90七桥登高平台消防车的平顺性与稳定性协调为目标，提出了油气悬架系统的混合耦连方案，围绕该混连油气悬架系统进行了动力学建模、动态特性分析以及性能优化等研究，并利用样机试验结果对模型和优化方法进行验证，为多桥油气悬架系统的设计和研究提供了理论和试验基础。针对七桥登高车不同耦连形式的油气悬架系统，建立了各耦连系统的垂向、侧倾、俯仰和扭转四种基本振动形式的刚度特性数学模型，并应用AMESim仿真分析上述各振动形式的油气悬架示功图。研究发现，耦连形式不改变油气悬架的垂向刚度特性，但会对其侧倾、俯仰和扭转刚度特性产生较大

5、影响。在此基础上，针对七桥登高车质心位置高、侧翻阈值低等特点，提出了前三桥和后四桥分别同侧并连+对侧交连的油气悬架混连方案，并计算分析其承载能力和静刚度特性。基于油气悬架结构和工作原理，建立了包含对实际气体状态变化、油液压缩性、温度等影响因素描述的非理想特性数学模型，并详细推演了高速激励下无杆腔内的油液气泡化过程和空程畸变现象。依据数学模型，分析了蓄能器充气压力和充气体积、油缸缸径和杆径、阻尼孔直径以及激励信号对油气悬架的刚度和阻尼特性的影响规律，并进行了油气悬架单元动态特性的Simulink仿真分析，仿真结果与

6、台架试验结果基本吻合，证明非线性数学模型具有较高的准确性。七桥登高车结构参数决定了车身横摆运动不可忽视，建立了一个“垂向-侧倾-俯仰-横摆”相耦合的二十自由度非线性动力学模型；并利用魔术公式建立了综合工况下的轮胎力学特性模型，以及利用滤波整形白噪声法构建了随机路面模型。基于各子系统的动力学模型，建立整车的Simulink和AMEsim联合仿真模型，仿真分析脉冲、正弦和随机激励下的混连油气悬架系统的动态特性。根据相关标准，计算质心加权加速度均方根和垂向载荷横向转移率，对车辆的平顺性和稳定性进行分析，并借助联合仿真模

7、型探讨了油气悬架关键参数对平顺性和稳定性的影响。基于整车非线性动力学模型，对混连油气悬架系统的参数匹配进行多目标优化，以i提高车辆平顺性和稳定性。鉴于待优化参数实际取值为离散值的特点，首次将擅长离散值优化问题的蚁群算法应用于油气悬架的参数优化，并引入交叉和变异因子改进蚁群算法。同时，还利用AMESim优化工具箱内置遗传算法进行油气悬架参数优化。对比结果显示：两种优化算法输出的最优参数匹配方案，均能有效地提高油气悬架的减振和抗侧倾性能，但改进蚁群算法的优化效果明显好于遗传算法。为检验七桥混连油气悬架系统的承载能力和

8、减振性能，以及对动力学模型和改进蚁群算法优化结果进行验证，参照试验标准，在满载工况下对安装混连油气悬架样机进行凸块输入和随机输入的平顺性试验。试验结果表明：该混连油气悬架系统可满足承载需求；试验结果与仿真结果吻合度较高，验证了所建动力学模型的准确性；改进蚁群算法计算的最优参数匹配方案可显著提高车辆平顺性。关键词：七桥登高平台消防车，混连油气悬架系统，动力学模型，平顺性，稳