重型汽车空气悬架侧倾特性仿真分析及优化

摘要

V型杆空气悬架为双纵臂式空气悬架的一种，重型汽车应用较多。相对于钢板弹簧悬架，其具有重量轻、平顺性好、寿命长等优点，但由于空气弹簧的刚度很小，而V型杆的导向机构不产生侧倾角刚度，导致空气悬架的侧倾角刚度非常小，因此必须安装横向稳定杆。本文针对装配V型杆空气悬架的某重型汽车试验中出现的车身侧倾角过大问题，运用仿真技术，分析了V型杆、X型杆两种导向机构对空气悬架的侧倾特性及其对车辆操纵稳定性的影响，将空气悬架的V型杆改进为X型杆，优化车辆的操纵稳定性，主要研究内容包括： 1）说明了空气悬架的侧倾特性，推导了车辆侧倾角刚度、车身侧倾角的计算公式，并简述悬架侧倾对车辆操纵稳定性的影响。 2）介绍了 Adams/Car 软件重型汽车的建模方法和注意事项。建立了车辆及车架、前板簧悬架、后空气悬架、驾驶室、动力传动系统、轮胎等子系统动力学模型。空气悬架模型有两种，导向机构分别为V型杆、X型杆。 3）仿真分析V型杆、X型杆空气悬架的侧倾特性。X型杆导向机构的侧倾角刚度大于V型杆导向机构。在悬架结构基本确定情况下，X型杆-驱动桥的橡胶衬套对X型杆空气悬架的侧倾角刚度影响最大。 4）对装配V型杆、X型杆空气悬架的两种车辆动力学模型，进行稳态回转、转向盘转角阶跃输入仿真试验，侧倾角刚度越大，车身侧倾度越小，不足转向度越大，横摆角速度超调量越小。最后对X型杆空气悬架的设计进行优化，达到改善车辆操纵稳定性的目标。

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