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基于多体理论的城市客车空气悬架系统分析与实验研究
| 论文题名： | 基于多体理论的城市客车空气悬架系统分析与实验研究 |
| 关键词： | 虚拟样机;多体系统动力学;模态综合;空气悬架;空气弹簧 |
| 摘要： | 基于多体系统动力学原理,该文开发了包括前独立空气悬架、转向系、后非独立空气悬架以及轮胎路面模型的整车多体系统虚拟样机仿真模型.建模过程中,对所涉及到的约束关系进行了严格的分析,力求合理体现各部件之间的相对运动关系,并通过各种途径对模型中所需运动学、动力学等各种参数进行了收集,力求模型的精确化,并利用最小二乘法拟合了空气弹簧的非线性负载特性,通过试验数据计算得到橡胶衬套的线性刚度.就橡胶弹性元件对双横臂独立悬架运动学参数的影响作了深入研究,弹性元件的合理使用使得转向轮定位参数向有利于操纵稳定性的趋势发展.提出了空气悬架动态刚度计算的方法,并分析了双横臂导向机构对悬架动刚度的影响.在低地板城市客车道路试验的基础上,利用所开发的整车虚拟样机对操纵稳定性和平顺性进行了仿真研究,内容包括稳态转向特性、开环瞬态操纵稳定性、包括驾驶员模型的移线瞬态操纵稳定性、脉冲路面平顺性和随机路面平顺性.仿真与试验数据的比较证明,当前开发的虚拟样机的精度是高的,包括弹性元件的刚柔耦合多体动力学模型能够较好的反映车辆的实际工作状态;并且同时亦表明,该低地板城市客车具有灵敏而稳健的操纵稳定性和较好的乘坐舒适性.空气悬架具有很强的非线性刚度特性,所以其设计和匹配与普通悬架相比要复杂的多.该文从空气弹簧的静态负载特性试验数据入手,对空气弹簧的刚度特性和有效截面积的变化规律进行了研究,拟合了有效截面积与弹簧高度之间的关系曲线.对空气弹簧的刚度特性的分析表明,在设计高度,空气弹簧的刚度随囊腔压力的变化关系是线性的.在此基础上,提出了以设计高度的空气弹簧刚度取代虚拟样机空气悬架的非线性负载特性,按照固定刚度悬架的优化方法进行了悬架参数优选,再恢复到空气弹簧的负载特性的空气悬架参数优选方法.分析了非独立后空气悬架四连杆式导向机构的布置型式,通过调整横向推力杆的前后位置,仿真计算了导向机构对车辆稳态转向特性的影响,并进行了弹簧刚度改变后导向机构参数的相应匹配.应用所开发的虚拟样机的仿真结果显示空气悬架参数优选和匹配的有效性.低地板城市客车的开发成功论证了虚拟样机技术在车辆系统开发中的作用,同时也有力的证实了该文基于城市客车虚拟样机所进行的车辆系统的研究工作具有重要的学术借鉴和工程应用价值. |
| 作者： | 管西强 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张建武 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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