基于空气悬架的轻型货车平顺性和稳定性研究

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载货汽车由于经常要担任长途运输的任务,恶劣的行驶平顺性和操纵稳定性,容易引起司机疲劳驾驶,并且可能使运输货物损坏。随着时代发展,经济快速增长,运输市场需求不断扩大,运输物品种类也越来越复杂,更多较精密的仪器需要被运输,这就需要保证驾驶员座椅振动平顺的同时,也要保证车身拥有良好的减振性能,而传统的被动悬架已无法满足人们对货车性能日益提高的要求,因此主动悬架便应运而生。在欧美地区,商用车运用主动悬架已十分普遍,高级大客车几乎全部使用了空气悬架,载货汽车上空气悬架的使用率也超过了80%。主动悬架能够通过自行产生的作动力,在不同的路面激励下,通过反馈信息即时抑制路面对车身的冲击,能够有效的提高汽车的平顺性。本文重点旨在通过Matlab及Adams软件,对装配有空气式主动悬架的货车模型进行仿真分析,通过与被动悬架的货车模型进行对比,讨论其在提高驾驶员座椅及货厢平顺性及稳定性上的作用。  本文借鉴某公司的一款轻型货车,首先在Matlab/Simulink环境下建立轻型货车七自由度空气式主动悬架模型,运用模糊控制理论,在模糊控制作用下进行仿真分析,与被动悬架进行比较。该部分还分别对前悬架、后悬架单独进行主动控制,并与前后悬架同时进行主动控制进行比较。仿真得到的结论是:运用主动控制悬架的货车模型的货厢垂直加速度,货厢俯仰角加速度,驾驶员座椅垂直加速度等较之被动悬架货车模型都有明显的衰减,座椅和货厢在低频处的共振也得到有效抑制,提高了车辆行驶平顺性。同时,对前悬架单独进行主动控制,与前后悬架同时进行主动控制比较,驾驶员座椅的减振效果依旧明显,但对车身及货厢部分减振效果大大降低;对后悬架进行主动控制,与前后悬架同时进行主动控制比较,驾驶员座椅减振效果降低,但对货厢减振效果明显。结果表明,不同的控制方式产生不同的减振效果,由于主动悬架的生产成本高,根据客户或市场的需求,对单个悬架运用主动控制也可以成为生产商的一个考虑因素。  为了进一步真实地反映装配主动悬架货车的性能,本文在Adams/Car环境下搭建了货车的整车虚拟样机模型,模型中将车身和货厢的连接拟定为高刚度的弹性连接,结合Matlab/Simulink,运用模糊控制,对货车整车模型进行联合仿真。仿真结果表明:货车在随机的路面激励以及三角形凸路面情况下行驶,装配主动悬架的货车模型的座椅加速度,货厢质心加速度,货厢质心俯仰角加速度等都得到了有效的减小,提高了车辆行驶平顺性,在受到转向阶跃输入情况下,其货厢的侧倾角得到了有效地抑制,防止了货厢转弯时侧翻。  所有仿真研究表明,主动悬架较之被动悬架,能有效地提高货车的行驶平顺性,在减轻驾驶员疲劳驾驶及减小货物损伤上有明显优越性,所设计的模糊控制是行之有效的。
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