针对传统馈能悬架机械效率低、机构复杂等特点,设计一种简单且高效的少自由度并联机构馈能悬架系统。该系统可以将汽车悬架的垂直运动转化为机构的旋转运动,并带动电机发电。以少自由度并联机构为研究对象,首先采用旋量理论分析该机构实现空间一转一移运动的机构学原理,建立雅克比矩阵,对该机构的正逆位置进行分析,并定义支载力评价指标。然后利用拉格朗日法建立该馈能系统的动力学模型,应用数值方法对该机构的可行性进行分析,最后利用ADAMS对该机构进行运动学和动力学进行仿真分析。数值计算与仿真结果的误差不超过3%,验证了该算法和所建模型的正确性,也为该机构应用到车辆馈能悬架提供了参考。

在MATLAB/simulink环境中建立2自由度1/4电磁馈能式主动悬架的车辆模型,通过调节PI控制器电路的电流,来控制实际输出的主动控制力,然后利用最优控制理论对LQG控制器进行设计,并以高斯白噪声为路面输入,研究了B、C、D级路面下车辆的动力学性能,并分别计算了其馈能效率。由仿真结果可知,采用PI控制器后,电路输出的实际控制力和理想控制力分别为34.57N和34.62N,其差值为0.14%。采用LQG控制的馈能型主动悬架与传统的被动悬架相比,车身加速度、轮胎动位移和悬架动行程3项车辆的动力学指标分别下降超过了41%,22%和7.5%,由此可知,其可以有效改善车辆的形式平顺性和乘坐舒适性。由不同路面下的馈能效率均为22.14%,说明馈能效率与路面等级无关。

为了解决馈能悬架传统机构效率低下、结构复杂等问题，提出一种新型的少自由度并联机构馈能悬架。该悬架系统可以将车身的垂向运动通过执行平台传递到动基座，然后转化为可以带动馈能电动机回收能量的旋转运动。首先，建立二自由度1/4汽车馈能悬架模型，对并联机构进行位置分析，利用坐标变换法，得到其位置逆解。然后，通过拆杆法对并联机构的各个杆件进行静力学分析，得到其静力学平衡方程组;通过求解该方程，得出了该机构各个杆件的全部约束力和力矩。运用SolidWorks软件进行建模，并导入有限元软件平台中进行结构静力学仿真分析。仿真结果表明，该并联机构符合设计要求，验证了所建模型的有效性，为该机构运用到悬架系统中提供了参考。