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《华南理工大学》 2010年
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整体耦合式消扭悬架系统原理及其运动学和动力学研究

童伟  
【摘要】:对于在崎岖不平的复杂道路上行驶的越野汽车,路面的不平度输入引起的车轮垂直载荷的不均匀将引起车身(车架)的扭转载荷,会使车辆零部件出现早期疲劳破坏、车身断裂等状况。同时车轮垂直载荷严重不均匀时,会使车轮出现悬空的趋势,使接地性能变坏,影响到车辆正确的驱动和转向能力,降低其越野能力。因此研制能消除扭转载荷的悬架系统,对于越野车辆来说,无疑具有重要的现实意义。 根据中国工程院郭孔辉院士提出的“消扭悬架”的思想,针对某国产SUV车辆,设计了一种适合前扭杆-后板簧悬架形式的消扭机构,将前后四轮悬架整体耦合起来,以改善不平路面冲击下各车轮垂直载荷的均匀性,大幅度减轻车身受到的扭转和动载荷,提高车轮接地性。通过建立消扭悬架系统原理的物理模型和动力学方程,揭示了消扭悬架是一种刚度可变的“主动悬架”的实质。 以多体动力学理论为基础,在ADAMS/View环境下建立原车和有消扭悬架的车辆的多体动力学模型。在纵倾、侧倾和对扭三种典型路面上,对消扭悬架的应用效果进行了仿真分析,研究结果表明消扭悬架系统能够有效改善在不平路面上车轮的受力状况,减轻车架承受的扭转载荷,改善车轮的接地性。同时对所建仿真模型进行了脉冲输入平顺性和随机输入平顺性仿真试验,仿真结果表明在单凸块脉冲激励和高频小振幅路面激励作用下,有无消扭机构的车辆的平顺性几乎相同。除此之外,还进行了整车操纵稳定性的仿真试验,仿真结果表明在稳态回转试验中在高速段有消扭悬架的车辆比无消扭的表现出更多的不足转向特性,在稳态回转试验、转向瞬态响应试验和单移线试验中有消扭悬架车辆的侧倾角、横摆角速度和侧向加速度比无消扭车辆稍小外,其他有关操纵稳定性的指标都几乎相同,表明消扭悬架机构不会对操纵稳定性带来不利影响。 开发了基于ARM9处理器的操作系统为Linux的车辆轴荷动态测试系统,利用该系统进行了有无消扭情况下单凸块路面、对扭路面下车轮垂直载荷的动态测试,试验结果表明,有消扭悬架的车辆能有效地减小各车轮垂直载荷之间的差异,减小车架所受的扭转载荷,改善车轮的接地性。试验结果与仿真结果比较接近,证明了所建模型的正确性。 利用悬架KC试验台进行了同向轮跳试验、反向轮跳试验、纵向力加载试验、侧向力加载试验和回正力矩加载试验,试验结果表明有消扭悬架的车辆除了纵向柔度比原车稍增大,对车辆的操纵稳定性带来较小的不利影响外,与原车具有基本相同的操纵稳定性,而在特定的受载情形下,某些与操纵稳定性有关的特性参数如前束角、外倾角、单边轮距、侧倾刚度等方面的变化,更有利于提高车辆的操纵稳定性;有消扭悬架车辆的车轮垂直刚度比无消扭的有所增加,有利于在受到不平度输入时均衡各车轮的垂直载荷,提高消扭效果。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U463.33

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【同被引文献】
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