装有动力调节悬架系统车辆的频域建模与仿真

装有动力调节悬架系统车辆的频域建模与仿真摘要:以某越野车为样车,首次建立了装有动力调节悬架系统的车辆动力学频域模型,采用阻抗传递矩阵获得油路的阻抗阵,通过数值优化迭代寻根方法,求解模态特征值,并与建立的不带横向稳定杆的整车模型和带横向稳定杆的整车模型进行模态参数对比和模态分析.结果表明,动力调节悬架系统使车辆在保持原有乘坐舒适性的同时,能有效抑制转弯时车体的侧倾运动,且大幅降低黉下的扭转刚度,越野路面时车轮能充分接触地面,提高车辆通过性能.关键词:模态分析;动力调节悬架系统;整车动力学模型;阻抗阵中图分类号:U463.33文献标识码:A文章编号:1674-2974(2016)10-0008-08Abstract:ThispapertookanSUVvehicleastheprototype,establishedafrequency-domainmodelofvehiclewithKDSS-fitted,basedonthetransfermatrixmethodtoderivetheimpedancematrixofhydraulicsubsystem,solvedtheeigenvalueinnumericaloptimizationiterationmethod,comparedandanalyzedthemodalparametersofKDSS-fittedvehicle,ARB-fittedvehicleandno-ARB-fittedvehiclemodel.TheresultsindicatethatKDSSisabletoeffectivelyreducetherollmotionofsprungmassinthesamewayasanti-rollbar,andsimultaneouslymaintaintheridecomfortperformance.Atthesametime,thewheeltorsionstiffness,comparedwithARB,isgreatlyreduced.Thisgivesthewheelsfullcontactwiththegroundandimprovesthepassingabilityofthevehicle.Keywords:modalanalysis;kineticdynamicsuspensionsystem;vehicledynamicsmodel;impedancematrixeigenvalueidentification汽车横向稳定杆(Anti-RollBar,ARB)能提高侧倾刚度,抑制转弯时车身侧倾,但ARB将左右车轮互联,在通过越野路面时,降低了车辆的通过性和越野性.针对这一问题,目前主要的解决方法有主动式横向稳定杆、液压互联悬架、主动悬架及动力调节悬架系统(KineticDynamicSuspensionSystem,KDSS)等.主动式横向稳定杆一方面能平衡车身的侧倾力矩,提高车辆稳定性,另一方面能调节力矩的分配,从而调节汽车的动力特性,保证车辆的通过性.Gosselin-Brisson等[1]设计的一款主动式横向稳定杆,对越野路面的通过性及乘客舒适性都有很大的提尚;Cronje等[2]设计的主动横向稳定器与半主动悬架结合,实现越野车在平顺性、操稳性模式之间的切换;李显生[3]对装有主动横向稳定器的实车进行了多项实验研究.液压互联悬架系统是一套悬架辅助系统,不同的互联形式和结构对车辆行驶性能影响不同.郭孔辉等[4]提出多种液压式耦联悬架系统以改善车辆的操稳性和通过性;文献[5-7]提出了液压悬架不同的互联方式,对车辆有抗侧倾、抗俯仰、抗垂向和消扭等不同的作用效果,在频域和时域对液压互联悬架进行了理论推导和试验验证.主动悬架能够根据车辆的运动状态,实时调节悬架的刚度和阻尼,但需要较大的能量输入,且成本较高.Aoyama等[8]研发的主动油气悬架系统将压力控制阀同小型蓄能器和液压油缸相结合以降低能量损耗,并实现对刚度和阻尼的调节;郭孔辉等[9-11]建立了车辆模型,从车辆平顺性和操稳性出发,设计最优控制器;周兵等[12-14]对主动悬架控制器进行了深入研宄和有效设计.KDSS包含断开式横向稳定杆及液压系统[15],相比于传统横向稳定杆,兼具抗侧倾和消扭性能;相比于液压互联悬架,结构更为简单;相比于主动和半主动悬架,成本更低,无电子控制部分.该技术虽已运用到丰田公司的部分高端越野车上,但缺乏深入系统的理论分析.本文通过建立KDSS频域模型,结合整车7自由度模型,与传统的不带ARB车辆和带ARB车辆进行整车性能对比分析,从理论上验证KDSS能提高车辆侧倾刚度,降低黉下扭转刚度,且对车身垂向刚度和俯仰刚度影响很小.3结果分析根据表2〜表4的结果,对装有KDSS整车分别与不带ARB、带ARB的车辆进行模态对比分析.安装KDSS之后,越野车的各模态产生了变化.相对于不带ARB车辆的侧倾模态频率1.5Hz,装KDSS车辆增大到1.546Hz,说明KDSS能提高整车的侧倾刚度,而侧倾模态的阻尼比变化很小,说明在不考虑作动器和管路阻尼的情况下,KDSS...

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