越野车复合型悬架平顺性的研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.01.013

摘要/Abstract

摘要：

为解决越野车在复杂路面行驶过程中平顺性较差的问题，本文中在某型越野车原悬架系统上加装空气弹簧，形成新型复合型悬架结构。首先为探究越野车悬架系统的振动机理，通过对越野车空气弹簧和原悬架系统进行理想化结构分析，构建出了空气弹簧与螺旋弹簧相并联的复合型悬架系统模型；然后针对越野车行驶要求，提出了一种新型工作模式切换控制策略，并验证其有效性，完善了复合型悬架的控制系统；最后，将复杂路面作为复合悬架工作工况，以车身垂向加速度、悬架动行程和轮胎动变形作为评价指标，分析了复杂路面对复合悬架越野车平顺性和道路友好性的影响。结果表明：在复杂路面下，装复合型悬架系统的越野车比传统越野车有更好的平顺性，并有效解决了正常行驶下空气弹簧的损耗问题。

关键词: 越野车, 复合型悬架系统, 平顺性, 工作模式切换控制策略

Abstract:

In order to solve the problem of poor ride comfort of off-road vehicle on complex roads， an air spring is added on the original suspension of an off-road vehicle to form a novel compound suspension structure in this paper. Firstly， for exploring the vibration mechanism of the suspension system of off-road vehicle， through the idealized structure analysis on the air spring and the original suspension system， a compound suspension system model incorporating air spring and coil spring in parallel is constructed. Then， according to the driving requirements of off-road vehicles， a new control strategy for switching working mode is proposed with its effectiveness verified and the control system of compound suspension improved. Finally， taking the complex road surface as the working condition of the compound suspension， with the vertical acceleration of vehicle body， the dynamic travel of suspension and the dynamic deformation of tire as evaluation indicators， the influences of the complex road surface on the ride comfort and road friendliness of the compound suspension are analyzed. The results show that with complex road surface， the off-road vehicle with compound suspension system has better ride comfort than that with traditional suspension， and the wear and tear problem of air spring in normal driving is also effectively solved.

Key words: off-road vehicles, compound suspension system, ride comfort, working mode switching control strategy

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图/表 19

表1

图1

图2

图3

图4

图5

表2

图6

图7

图8

表3

表4

表5

路面不平度系数表 (10-6 m3)"

路面等级	A	B	C	D	E
路面不平度系数 $G (n 0)$	16	64	256	1 024	4 096

表5

图9

图10

图11

图12

图13

表6

3种工况下两种悬架系统平顺性能对比"

工况	悬架类型	车身垂向加速度均方根值/（ $m ? s - 2$ ）	性能改善/ $%$	悬架动行程/ $m$	性能改善/ $%$	轮胎动变形/ $m$	性能改善/ $%$
40 km/h	传统悬架	1.068 7	39.76	0.004 5	48.88	0.003 0	40.00
40 km/h	复合型悬架	0.643 5	39.76	0.002 3	48.88	0.001 8	40.00
60 km/h	传统悬架	1.306 0	39.81	0.005 5	49.09	0.003 7	40.54
60 km/h	复合型悬架	0.786 0	39.81	0.002 8	49.09	0.002 2	40.54
80 km/h	传统悬架	1.504 2	39.95	0.006 3	49.21	0.004 3	41.86
80 km/h	复合型悬架	0.903 2	39.95	0.003 2	49.21	0.002 5	41.86

表6

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名称	单位	参数
多变指数		1.33
弹簧有效面积	m²	0.038 1
有效面积变化率		0.018 6
有效容积	m³	0.007 8
有效容积变化率		0.059

名称	原始参数	现参数
簧载质量/kg	1 555	1 555
非簧载质量/kg	125	145
阻尼系数/（N·m^-1）	45 000	45 000
轮胎刚度/（N·m^-1）	592 000	592 000
弹簧刚度/（N·m^-1）	162 000

路面等级		A	B	C	D	E
加权加速度均方根值	40 km/h	0.116 5	0.232 8	0.465 0	0.927 8	1.847
	60 km/h	0.143 1	0.286 0	0.571 2	1.139 0	2.265
	80 km/h	0.165 1	0.329 9	0.658 7	1.313 0	2.613

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