油气耦连悬架系统的建模与仿真研究摘要：针对车辆轮荷的显著差异会降低车辆的平顺性和驱动能力这一问题，提出了一种油气耦连悬架系统.首先介绍了该系统的结构和原理，并在Matlab/Simulink下搭建了其动力学模型，最后将该模型与车辆动力学仿真软件Carsim进行联合仿真，在不平路面下对是否装有该耦连悬架系统车辆的侧倾角、不足转向度、发动机输出功率等指标进行仿真对比，研究该耦连悬架系统对车辆平顺性和操纵稳定性的影响.仿真结果表明，油气耦连悬架系统可以增加车辆的通过性和驱动能力，提高车辆的平顺性.关键词：汽车悬架；油气弹簧；耦连悬架；平顺性：U463.334.3文献标识码：AModelingandSimulationStudyofHydropneumaticInterconnectedSuspensionSystemGUOKonghui,CHENYuhang,ZHUANGYe,激AYanbo,LUDang,YANGYehai(StateKeyLaboratoryofAutomobileDynamicSimulation,激linUniv,Changchun，激lin130022,China)Abstract:Ahydropneumaticinterconnectedsuspensionsystemwasproposedtoovercomethedeteriorationoftheautomotiverideanddrivingperformanceduetotheunevenloaddistributionamongthewheels.Thestructureandprincipleofthesystemwereintroducedfirstly,andthedynamicmodelwasbuiltupusingMatlab/Simulinksubsequently.Finally,thecosimulationwascarriedoutbyintegratingtheinterconnectedsystemintothevehicledynamicssimulationsoftware,Carsim.Thecomparisonbetweenthevehiclewiththissystemandwithoutdemonstratesthatthehydropneumaticinterconnectedsuspensionsystemcouldenhancethevehicleride,tractionabilityandtrafficability.Keywords:automobilesuspension;hydropneumaticspring;interconnectedsuspension;ride四轮车辆的悬架存在着4个约束，由于3个约束即可确定车辆姿态，所以在力学上这种结构属于“静不定”结构，存在一个多余约束.虽然悬架中的弹簧等弹性元件会减小这个多余约束的影响，但是弹性元件的作用有限，在不平度较大的路面，多余约束的影响就会变得非常明显.不平路面所造成的轮荷显著差异会降低驱动力、制动力和对侧滑的抵抗力，而且车辆平顺性也会变差［1-2］.而如果能消除或降低多余载荷，轮胎的接地性则会提升，进而车辆的通过性以及横向和纵向稳定性也会大大提高.对这种问题通常的解决办法是加大悬架行程，减小弹簧刚度等等.这些办法虽然能改善轮胎的接地性能，但付出的代价却是车辆的纵向角刚度和横向角刚度的降低，使车辆操纵稳定性大大降低.近来很多高档越野车也采用了连通的方法来增加轮胎的接地性能，但都是结构复杂，成本很高，效果不甚理想.本文介绍的油气耦连悬架系统不同于任何现有的连通结构，它结构简单，成本低廉，可以在不降低车辆的操纵稳定性的前提下，使车辆在不平路面上的平顺性和车速显著提高.1油气耦连悬架系统的原理本文油气耦连悬架系统均以后轮耦连为例（下同），如图1所示，装有油气耦连悬架系统的车辆均由油气弹性元件1，可控节流阀2，通畅管路3，电控单元4和显示屏5组成.耦连油气弹簧间通过流量控制阀2和一个粗大的畅通管路3相互连通，通过电控单元4可以控制流量控制阀2的开度，调整管路中3内油液的流量，控制耦连程度.显示屏5位于驾驶室仪表盘内，方便驾驶员观察、控制油气耦连悬架系统的工作.车辆装有油气耦连悬架系统，后轴的两油气弹簧之间用粗大管路进行连通.由于后轴两个油气弹簧充分连通，所以两油气弹簧内油液压力总会快速平衡相等，使两油气弹簧总是向着受力相等的趋势运动，以减小多余约束对轮胎接地性能的影响.假设车辆保持水平姿态时，右后轮向上运动，处于压缩行程，但是左后轮向下运动，处于复原行程，此时右后油气弹簧受到压缩，油液压力升高，左后油气弹簧向下运动，油液压力减小.非耦连悬架可能出现右后轮受到很大载荷，而左后轮腾空的情况，大大降低了车辆的通过性以及横向和纵向稳定性；而油气耦连悬架系统中油液则会从油压较高的右后油气弹簧向左后油气弹簧流动，减小了右后轮的垂向反力，而增加了左后轮的垂向反力，使两后轮轮荷仍然趋于相等且都能良好接地，而车辆仍能保持水平姿态.从力...