互联式油气悬架系统的建模与仿真研究.pdf

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1、第1期（总期62期）No.1(SerialNo.62)2014年1月FluidPowerTransmissionandControlJan.,2014互联式油气悬架系统的建模与仿真研究蔡言龙张洪刘利宝郭增彩（太原科技大学机械工程学院山西太原030024）摘要：以互联式油气悬架系统为研究对象，基于AMESim建立了工程车辆单桥四自由度悬架系统仿真模型，解决了AMESim的机械库元件只能进行一维仿真的问题，分析了单侧车轮受激励下车身位移和侧倾角的变化，同时分析了不同阻尼孔直径对互联式悬架系统车身振动特性的影响。关键词：互联式

2、油气悬架；AMESim；仿真中图分类号：TH137文献标志码：A文章编号：1672-8904-（2014）01-0013-004油气悬架系统按油路连接方式主要分为独立式（m）；笆为车身侧倾角（rad）；p、p、p、p分L1R1L2R2和互联式两种。由于互联式油气悬架系统可以更好别为左侧液压缸和右侧液压缸的有杆腔和无杆腔的地降低车辆的固有频率，获得更好的抗侧倾刚度和抗压力（MPa）；SL1、SL2、SR1、SR2分别为左侧液压缸和右侧俯仰刚度，改善车辆行驶的稳定性，所以，目前工程车2液压缸的有杆腔和无杆腔的有效截面面积（m

3、）；Kt、辆油气悬架系统多采用互联式。AMESim是一种机Ct分别为轮胎的刚度（N/m）和阻尼（N·s/m）；LL、LR分械、液压以及控制等多学科领域的仿真平台，具有强别为车身质心到左右两侧悬架的距离（m）。大的参数化功能。因此，本文以工程车辆单桥悬架系统为研究对象，使用AMESim仿真软件对互联式油气悬架系统进行建模仿真研究。1单桥互联式油气悬架模型以工程车辆单桥互联式悬架系统为例进行简化分析，建立单桥油气悬架模型。在建立模型时对有关的条件和参数做了如下假设：1）假设车身是一个刚性体；2）假设悬架液压缸的活塞杆与缸筒之

4、间没有摩擦；3）假设液压油是连续不可压缩的，且整个油气悬架系统密封性良好，不存在泄漏问题。基于上述假设，建立了四自由度互联式油气悬架图1单桥油气悬架模型数学模型（图1）。4个自由度分别为车身竖直方向运由图1所示的单桥互联式油气悬架系统数学模动、车身绕质心的转动、左右两侧非悬挂竖直方向运型，可以得到系统的运动微分方程，如式（1）~（4）：动。左侧悬架液压缸输出力方程：图1中，M、M、M、分别为车身（单桥悬挂）、1L1R1F=p匭S-p匭S（1）L2L2L2L1L1左右两侧非悬挂的质量（kg）；J为车身质心转动惯量右侧悬架液

5、压缸输出力方程：（kg·m2）；x为车身位移、x、x为路面激励位移、L0R0F=p匭S-p匭S（2）R2R2R2R1R1x、x、x、x分别为左侧非悬挂、右侧非悬挂、左L1R1L2R12车身垂直运动方程：侧悬架液压缸、右侧悬架液压缸的竖直方向的位移Mx┦=F+F-M（3）1L2R21收稿日期：2013-08-28车身侧倾运动方程：作者简介：蔡言龙(1989-)，男，硕士，主要从事工程车辆油气悬架系统J笆┦=F匭L-F匭L（4）L2LR2R研究。第14页2014年第1期当车身倾角较小时可得：2建立AMESim仿真模型x┥=x

6、┦+L笆┦（5）L2∫L∫根据图1，运用AMESim建立工程车辆单桥悬架系统仿真模型（图2）。主要包括：单桥车身模型、互联x┥=x┦-L笆┦（6）R2∫R∫式油气悬架、非悬挂质量、轮胎阻尼和刚度、路面激励2x=x┦+L笆┦（7）L2喲L喲以及液压流体特性等。21）单桥车身模型：如图2所示，该模型是根据运x=x┦-L笆┦（8）R2喲R喲图2单桥油气悬架系统AMESim仿真模型动方程式（1）~（8），在AMESim中搭建的超级元件，解体积和充气压力等参数，进行系统优化，使系统达到决了AMESim的机械库元件只能进行一维仿真的

7、问更好的阻尼减振效果。题。该模型不仅可以测量车身在竖直方向的位移、速3）其他部件：将车辆的轮胎简化为弹簧和阻尼度、加速度，还可以测量车身的侧倾角、侧倾角速度和模型；将非悬挂部分简化为左右两侧具有竖直运动的侧倾角加速度等变量。质量块；将路面激励简化为对左右两侧车轮输入的竖直位移信号。表1系统AMESim模型参数在AMESim子模型模式下，为系统中的每个图形参数名称参数值(单位)模块选择合理的子模型，然后在AMESim参数模式下液压缸行程L300mm为每个图形模块设置需要的特性参数，主要参数如表活塞杆外径d90mm缸筒内径D

8、110mm1所示。蓄能器初始压力p04.5MPa3仿真分析蓄能器初始体积V04.5L阻尼孔流量系数0.623.1单侧车轮受激励下模型仿真分析单向阀流量系数0.61在AMESim仿真模型中，设置油气悬架的阻尼孔油管直径/长度25mm/2.6m直径为3mm，然后给左侧车轮施加一个时间为0.4s、车身质量M112000kg