针对液压互联悬架设计参数影响车辆动力学响应的问题,建立整车7自由度机械-液压耦合动力学频域模型,推导了侧倾与俯仰角加速度、垂向加速度与轮胎动载荷的频域响应函数,分析液压互联悬架系统油压、蓄能器体积、前后液压作动器上下腔面积差与面积比等参数对车辆动力学特性的影响.仿真结果表明,油压与蓄能器体积对车辆频域响应的影响呈现相反的相关性,作动器上下腔面积差对频域响应的影响较大,上下腔面积比仅对侧倾角加速度和轮胎动载荷功率谱有明显影响.最后,进行样车性能试验,仿真与试验结果的误差较小,关键参数对车辆频率响应特性的影响趋势具有较好的一致性.

为在开发初期准确预测和设计整车转向性能,基于一维系统动力学,借助AMESim软件建立详细的转向系统模型和整车模型.该模型准确考虑惯性、刚度、摩擦、阻尼和助力曲线等转向系统内部特性;对于无法直接测试的输入参数,根据试验结果通过参数辨识的方法获取其准确值.对不同车速下汽车转向运动响应进行仿真分析,并与实车道路试验结果进行对比.比较结果表明所建立的整车模型既能准确模拟汽车横摆运动、侧向运动和侧倾运动状态,又能准确显示方向盘力矩变化规律.

以北京—沈阳客运专线建平隧道为例,采用数值模拟方法建立高速列车在隧道内交会的空气动力学模型,分析了气动效应对隧道中心斜井洞室、接触网下锚洞室与接触网隔离开关洞室线缆支架稳定性的影响。结果表明隧道中心不同洞室线缆支架风压差异明显,接触网隔离开关洞室风压最大,接触网下锚洞室风压次之,斜井洞室风压最小;隧道中心同一洞室线缆支架上各测点所受风压差别不大;高速列车交会时间在列车进入隧道的40~43 s,第43 s时接触网隔离开关洞室线缆支架所受风压最大;接触网隔离开关洞室线缆支架一端锚栓所承受的拉力和剪力分别为7.74、7.42 kN,远小于材料许用承载力,线缆支架强度满足使用要求。

基于风压载荷空气动力学控制方程,利用计算流体力学软件FLUENT,分析高速列车在不同线间距隧道内,以不同速度级等速交会时的车体表面风压和受到的气动力;将隧道内交会时受到的气动力以时程荷载的形式施加到车辆动力学模型中,分析其对各项车辆动力学性能的影响规律,并进行安全性和平稳性指标分析。结果表明:列车在隧道内等速交会时,头车所受的气动阻力、升力、横向力最大;高速列车表面所受的风压极值与速度的2.2~2.3次方成正比,所受的气动阻力、升力、横向力与速度的1.8~2.4次方成正比;隧道内高速交会对车辆安全性指标影响不大,仅在交会瞬间产生较大的车体横向振动,当运行速度达到400km·h^-1时各项安全性、舒适性指标均满足限值要求。

为改善车辆动态性能,设计一种双气室液压互联悬架系统。结合结构特征建立双气室液压互联悬架模型,得到包含该模型的整车动力学模型,并利用蛇行试验结果进行验证。将分别装有双气室、单气室的液压互联悬架与原机械悬架的整车模型在不同运动模态下进行仿真,对比分析三者对车辆悬架系统刚度与阻尼特性的影响,并在时域和频域分析三者对车辆响应的影响。结果表明,双气室液压互联悬架能显著提高车辆侧倾模态的刚度与阻尼,但对俯仰与垂向模态的刚度与阻尼影响较小;在蛇行工况下,该悬架能有效减小车辆侧倾角及其角速度与悬架动挠度,改善车辆操纵性能;在随机路面工况下,该悬架对行驶平顺性的影响很小,并能改善道路友好性。

液压互联悬架系统能有效改善车辆的操纵稳定性与安全性,因此分析其关键设计参数对车辆动力学响应的影响具有重要意义。以某SUV为应用对象,设计一套侧倾互联式液压悬架系统。在机械液压耦合边界处,车辆将其运动状态量传递至液压系统,引起蓄能器内气体体积变化,从而改变液压回路中系统油压,进而引起耦合边界处作用力变化。将该作用力引入车辆运动方程,提出一种机械液压耦合车辆动力学模型。开展相关试验验证该模型应用于车辆动力学研究的有效性。选取蛇行试验工况,分析液压互联悬架系统关键参数对车辆响应的影响。仿真结果表明,侧倾角和轮胎动载荷的幅值与系统油压、液压作动器上下腔面积差和面积比呈负相关,与蓄能器初始气体体积呈正相关;各关键参数对车辆侧向加速度峰值影响不明显。考虑开展相关试验研究的可行性,对车辆进行实

利用Rebrouck建模方法，建立了液压减振器的动力学模型，该模型反映了位移、速度、加速度、频率和温度等因素对减振器阻尼力的影响．使用Levenberg—Marquardt优化算法，利用某型号ATV（all terrain vehicle）右后减振器试验数据对活塞阀特性参数进行了辨识，模型计算值和试验数据吻合良好．将该减振器动力学模型以S-function的形式集成到Carsim^TM的某E-class整车模型中，在扫频路面和双移线工况下研究了减振器动力学模型和速度一阻尼力曲线模型对车辆动力学响应的影响．

为使减振器对车辆具有最佳减振效果,利用Rebrouck建模方法,建立了反映液压减振器阀系特性的参数化动力学模型,并将该减振器动力学模型以S-Function的形式嵌入到CarsimTM的某E-Class整车模型中。以整车动力学性能为优化目标,使用NSGA-II多目标优化算法,在扫频工况下,对车辆前、后轴减振器的阻尼力特性进行了虚拟调校。计算结果表明,经调校以后的液压减振器阻尼特性使得整车的动力学性能得到了较大程度的改善。

为提高轮毂电机驱动电动汽车的制动性能和安全性能,对其液压制动系统轮缸压力估计和压力控制进行了研究。首先对液压执行单元中的关键部件回路控制阀建立了数学模型,分析其液压特性和电气特性,接着针对回路电磁阀建立了状态方程,采用平方根容积卡尔曼滤波算法,估计电磁阀阀芯行程,从而准确计算出当前制动液流量和制动轮缸压力,然后再依据p-V特性设计了基于滑模变结构算法的电磁阀阀芯行程控制算法,通过调节阀芯行程来控制制动轮缸内的制动压力。最后采用Matlab/Simulink-AMESim联合仿真和硬件在环台架实验两种方法进行算法验证,结果表明:所提出的制动轮缸压力估计和压力控制算法能准确跟随控制目标值,提高轮毂电机驱动电动汽车的制动性能。

针对同侧耦连油气悬架对多轴车辆行驶平顺性的影响建立同侧耦连油气悬架液压系统模型和整车与油气悬架耦合动力学模型。开展油气悬架台架试验验证了油气悬架模型的正确性。安装同侧耦连油气悬架和独立悬架车辆在随机路面输入下进行了行驶平顺性仿真分析并对同侧耦连油气悬架车辆平顺性进行参数化分析。结果表明随机路面输入下同侧耦连油气悬架各油缸刚度特性一致因此车身俯仰角较独立悬架较小且能够平衡各轴轮胎动载荷;随着车速的增加车身质心加权加速度和轮胎动载荷均呈增加趋势但车身质心加权加速度在车速为50~60km/h过程中稍有下降在车速为60~80km/h过程中基本保持不变;蓄能器静平衡初始体积减小刚度增大车身质心加权加速度随蓄能器静平衡初始体积减小呈增大趋势但在车速为60~80km/h过程中不同初始体积对加速度影响不同