互联空气悬架横向稳定杆特性研究与参数优化

摘要

互联空气悬架因优良的隔振、消扭性能而具有广阔的应用前景，但在车辆转向行驶工况下易加剧车身侧倾的缺陷一定程度上阻碍了其发展与应用。作为抵抗车辆侧倾的主要构件之一，横向稳定杆为减轻甚至克服互联空气悬架上述缺陷提供了可能。本文围绕横向稳定杆对互联空气悬架车辆侧倾特性和操稳性的影响及其侧倾角刚度优化展开研究。
　　首先，简述互联空气悬架及横向稳定杆的结构与工作原理，从理论层面探讨横向稳定杆与互联空气悬架车辆侧倾特性及稳态转向特性之间的关系，基于热力学与动力学理论，建立互联空气悬架九自由度整车模型并通过双移线工况仿真验证其准确性。
　　其次，仿真分析横向稳定杆总侧倾角刚度和前后横向稳定杆侧倾角刚度比值对互联空气悬架车辆侧倾特性与操稳性指标响应的影响，并对比互联与非互联状态下上述影响的差异。结果表明，在互联空气悬架车辆侧倾特性与操稳性指标中，横向稳定杆总侧倾角刚度主要对车身侧倾角和侧倾角加速度具有影响，且互联状态下该影响比非互联状态下更为明显。其中，侧倾角随横向稳定杆总侧倾角刚度增大而减小，而侧倾角加速度随横向稳定杆总侧倾角刚度增大而增大；前后横向稳定杆侧倾角刚度比值则主要影响互联空气悬架车辆前后轴车轮垂直载荷横向转移率及车身横摆角速度。在仿真分析基础上，搭建互联空气悬架整车台架及其测试系统，进行静动态侧倾特性试验，对比未拆杆、拆后杆、拆全杆工况下的侧倾特性指标响应。
　　最后，建立互联空气悬架横向稳定杆侧倾角刚度多目标优化模型，提出使用变权重线性加权和法实现多目标优化向单目标优化转化。利用遗传算法求解单目标优化模型，得到最优横向稳定杆总侧倾角刚度及前后横向稳定杆侧倾角刚度比值分别为Kφb=1563N·m/（°），λ=3。据此求得最优前、后横向稳定杆侧倾角刚度分别为Kφf=1172N·m/（°）、Kφr=391N·m/（°）。优化结束后，通过双移线工况仿真分析优化结果。