混凝土罐车在行驶过程中罐内流体晃动引起的非轴对称问题受到复杂路面对车辆的激励影响,使得流体晃动与车身动态出现耦合。传统的液压驱动比例积分微分(PID)控制方法在应对此类问题时效果欠佳,容易导致倾覆等事故的发生。为提升液压驱动控制系统的精度和稳定性,该文提出了基于弹性萤火虫(FA)算法的优化粒子滤波器PID自适应控制方法,加速控制参数优化的收敛速度,并分析其液压驱动控制特点和结构上的应用。结果表明:提出的自适应控制方法与传统PID控制相比,能够显著降低液压驱动控制平均速度误差至0.06 km/h,最大速度误差降至0.29 km/h,同时还提高了控制跟踪性能和稳定性,对混凝土罐车液压驱动控制优化的实际应用具有重要的参考价值。

利用防抱制动系统(ABS)液压实验台,进行了ABS压力梯度多种工况的实验测试,包括普通制动、长加长减制动和阶梯增压、减压制动等工况研究。实验结果表明在普通制动、长加长减制动和阶梯制动实验中,主缸压力分别在8、12、15MPa时达到最大极限值,同时阶梯增压和减压在脉冲宽度下的压力梯度随主缸压力增大而呈明显增加趋势。分析了其变化的原因。该研究为ABS轮缸压力的精细调节和精确理论建模提供了重要的实验依据。

为降低某厢式货车的气动阻力,基于形态仿生,设计了仿生导流罩、仿生驾驶室和仿生货厢3种新型气动减阻方案和1种复合仿生减阻方案。先研究了3种单一仿生减阻方案对气动阻力因数的影响效果及其减阻机理。后将3种单一减阻方式结合在一起,探究了复合仿生减阻方案的减阻效果。结果表明相对于货车原始模型,仿生导流罩模型、仿生驾驶室模型和仿生货厢模型的最优减阻率分别为3.57%、9.45%和11.86%。复合减阻方案的气动阻力因数减小率是24.5%,减阻效果明显。因而,基于形态仿生学设计的厢式货车减阻结构,改善了厢式货车周围的流场结构,降低了气动阻力。

为减少汽车气动阻力,改善阶背车尾部气动造型,探究了阶背车尾部结构对汽车气动特性的影响。采用Star-ccm+软件对阶背车MIRA模型的尾流场进行数值仿真,分析影响尾流场的关键车尾结构,确定了以车顶、后窗、侧窗、后备箱、底部上翘及尾部端面6个尾部结构为研究对象,探究了这些结构对气动特性的影响规律。从车尾整体角度设计车尾结构正交优化试验,进行各结构间相互影响下的车尾气动结构优化分析。结果表明尾部上翘角、后窗倾角与车顶倾角是车尾气动结构设计与优化的关键;正交优化后的阶背车尾部结构,使气动阻尼系数减小14.4%。这说明,该结构设计改善了汽车尾流场。

为满足燃料电池供氢系统的涡旋式氢气循环泵(HRP)紧凑化与大排量设计需求,提出了基于齿端非对称单圆弧修正的阵列涡齿结构设计方案,并对双齿与三齿涡旋氢气泵进行参数设计与建模。采用二维计算流体力学(CFD)重叠网格方法,分析了转速与压升对双齿氢气泵性能的影响,并比较了双齿与三齿氢气泵性能差异。结果表明三齿氢气泵压力温度均匀性较好。随着转速提高或压升降低,双齿和三齿氢气循环泵性能均有所提高,当设计转速下的压升从20 kPa增至100 kPa时,效率下降约30%和40%,切向泄漏与排气回流对氢气泵性能的影响较大。在既定排量及体积下,双齿氢气泵性能优于三齿,效率差异最大约19%。

为降低重型车辆液压转向系统(HPS)的能耗,改善高速工况转向驾驶员路感、提出一种节能型电磁离合器电控液压转向系统(E-ECHPS),该系统采用电磁离合器控制转向泵转矩和转速。运用有限元分析法,建立电磁离合器主、副电机仿真模型,研究主、副电机的动力特性;研究电磁离合器功率输入输出的关系,分析该E-ECHPS的节能性;对E-ECHPS转向工况下的助力性能和直行工况下的能耗进行了仿真分析。结果表明在转向工况,电磁离合器的输出转矩随车速增大而减小;在直行工况,在车速为10、40、80 km/h的时段内,该E-ECHPS的总能耗相比HPS减少71%。该E-ECHPS可实现随车速可变的助力特性,并具有明显优于HPS的节能性。

综合考虑了气动阻力特性和横风稳定性,对车身外形参数进行了多目标自动优化设计。综合利用参数化建模技术、计算流体力学(CFD)仿真、试验设计方法、响应面模型和智能优化算法,集成Pro/Engineer参数化建模和ICEM网格划分工具以及Fluent仿真软件,在多学科优化平台modeFRONTIER上,搭建了一种自动优化设计流程。利用该流程,基于遗传算法(GA)对MIRA快背式模型车身几何外形进行了改型设计,得到了考虑车身气动阻力特性和横风稳定性的最优权衡设计解集。该结果使得气动阻力因数降低了5.2%,侧向力因数降低了5.8%。因而,实现了车身气动阻力和横风稳定性的多目标优化。

为解决汽车保险杠吸能效率低、自适应差等问题,针对磁流变液响应快、易于控制等特点,提出了一种磁流变(MR)缓冲器结构。考虑碰撞过程中磁流变缓冲器内部压差影响,构建了磁流变缓冲器动力学模型;基于该动力学模型,建立了含磁流变缓冲装置的整车有限元模型,运用LS-DYNA进行碰撞吸能仿真试验。结果显示:相对传统吸能式保险杠,装有磁流变缓冲吸能装置的整车变形量减少36%;碰撞力峰值左右侧B柱加速度峰值明显减小;前围板最大侵入值减少47.3 mm。这表明磁流变缓冲装置可有效降低汽车碰撞对人员的伤害,提高汽车被动安全性。

为降低汽车碰撞风险,提升安全性与舒适性,提出一种基于电动伺服液压制动(ESHB)系统的自适应自动紧急制动(AEB)的分层控制策略。考虑了路面附着因数和车辆行驶状态,构建车辆模型、轮胎模型及路面峰值附着因数观测器;进行台架测试和实车实验。结果表明:路面附着因数观测稳态误差小于3%;制动压力跟随稳态误差小于100 kPa;在相对车速70 km/h以内实现有效避撞;在兼备舒适性前提下,相较于固定即碰时间(TTC)阈值的多级制动控制策略,本策略的一级和二级制动请求分别提前了0.2 s和0.1 s。因此,本策略能适应路面附着条件的变化,实现避撞控制。

回顾了汽车空气悬架发展的历史，对汽车空气悬架核心零部件和系统的先进技术和研究进展进行了综述，包括空气弹簧、液压减振器或集成式液压减振支柱、常规空气悬架、电子控制空气悬架（ECAS）、驾驶室和座椅空气悬架。分析了中国汽车空气悬架从关键零部件到系统研发过程中，尚存在的主要问题和技术难点，并对后续产品的发展方向、技术研发提出了建议：提高空气弹簧的服役疲劳特性，加大带附加气室、内置高度控制阀等复杂产品的研制和应用力度；加大电控液压减振器／减振支柱的研制力度，尽早形成自主产品目录和标准，促进进入批量生产与应用；坚持空气悬架系统的自主研制，积累研发经验和创新，有效降低时间价格成本；ECAS技术除了要加强关键零部件的研制、车辆动力学控制技术性能的提升之外，还要形成针对不同车型的快速...