重型多轴越野车辆互联油气悬架系统研究

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1、重型多轴越野车辆互联油气悬架系统研究刘刚2015年1月中图分类号：U463UDC分类号：621重型多轴越野车辆互联油气悬架系统研究作者姓名刘刚学院名称机械与车辆学院指导教师陈思忠教授答辩委员会主席刘昭度教授申请学位工学博士学科专业车辆工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月ResearchonInterconnectedHydro-pneumaticSuspensionSystemsforHeavyMulti-axleOff-RoadVehicleCandidateName：LiuGangSchoolorDepartment:Sc

2、hoolofMechanicalEngineeringFacultyMentor:Prof.ChenSizhongChair,ThesisCommittee：Prof.LiuZhaoduDegreeApplied:DoctorofPhilosophyMajor：VehicularEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：2015.01.22研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标

3、注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学博士学位论文摘要互联油气悬架系统可以通过系统内不同悬架间的相互作用实现抗侧倾、平衡桥荷等多种功能，它弥补了传统非互联悬架难以同时满足车辆行驶平顺性和操纵稳定性要求的弊端，通过在悬架不同运动模式下相对独立配置悬架系统的刚度和阻尼，可实现不同工况下的平顺性和操纵稳定性之间协调，能够有效地提升车

4、辆的行驶性能，因而具有广阔的应用前景。本文依托校企合作项目“重型越野汽车可控油气悬架系统开发”，在深入研究国内外互联悬架系统发展现状及研究成果的基础上，以不同工况下车辆行驶平顺性和操纵稳定性有效协调为目标，提出了一套具有抗侧倾、平衡桥荷和刚性闭锁等多种功能的互联式油气悬架系统设计方案。采用模块化建模的思想，建立了该套悬架系统的数学模型，在此基础上采用仿真与台架试验相结合的方法，分析其刚度特性和阻尼特性。把该互联油气悬架系统的输出力作为外部输入引入到本文建立的整车垂向动力学模型和统一动力学模型中，并结合本文建立的随机路面对四轴车辆输入的时域模型和

5、多轴车辆通用的单点预瞄驾驶员模型，构成完整的人—车—路闭环系统。基于Matlab/Simulink建立该闭环系统的仿真模型，完成多项行驶平顺性和操纵稳定性虚拟试验，分析了互联式油气悬架系统主要设计参数对平顺性和操纵稳定性的影响。对安装互联油气悬架的某8×8重型越野车辆选取河滩砂石路及沥青路进行了随机路面输入下实车道路试验和凸块输入下的平顺性试验，检验互联油气悬架系统设计方案的可行性和有效性。论文主要进行了以下几个方面的研究工作：（1）以某8×8重型高机动越野车辆的研制为背景，针对该车具有整车尺寸大，质心位置高，侧翻阈值低等特点，同时考虑其工作环

6、境复杂，使用特殊（有可能作为武器发射平台使用）等问题，设计了具有抗侧倾、平衡桥荷等多种功能的互联式油气悬架系统。采用模块化建模的思想，依据阻尼阀组各元件的类别，分别建立各元件的数学模型。其中油管的建模考虑了流体的可压缩性及流体波动特性所导致的压力损失，使所建模型更符合工程实际情况。基于Matlab/Simulink建立互联悬架系统仿真模型，分析主要设计参数对其刚度特性及阻尼特性的影响。（2）针对国内外车辆动力学建模时存在的问题，在考虑整车质心与簧载质量质心不重合及车身姿态变化对非簧载质量运动影响的条件下，采用拉格朗日方法建立了能够同时反映车辆垂

7、向、侧向及纵向运动特性的统一动力学模型。目前，国内外对二I北京理工大学博士学位论文轴车辆单点预瞄驾驶员模型研究较多，对多轴车辆驾驶员模型的研究尚不多见，针对这一问题建立多轴车辆通用的线性二自由度车辆侧向动力学模型，据此可确定任意轴数车辆单点预瞄驾驶员模型的相关参数。参照GB/T6323-1994和QC/T480-1999，并结合国际ISO标准，针对操纵稳定性各项试验的特点，通过对安装互联油气悬架系统的某8×8重型高机动越野车辆的操纵稳定性各项仿真试验，具体包括稳态仿真、瞬态仿真、极限条件仿真等试验，确定该车各项操纵稳定性试验的限定条件和控制参数

8、，补充完善了多轴轮式车辆的试验方法。（3）把依据互联油气弹簧系统非线性数学模型计算出的悬架输出力作为外部输入引入到本文建立的整车动力学模型中，在随机路