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车辆电液馈能型互联悬架特性分析

寇发荣 高建 许家楠 武大鹏 刘朋涛

寇发荣,高建,许家楠, 等. 车辆电液馈能型互联悬架特性分析[J]. 机械科学与技术,2023,42(3):367-374 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200591
引用本文: 寇发荣,高建,许家楠, 等. 车辆电液馈能型互联悬架特性分析[J]. 机械科学与技术,2023,42(3):367-374 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200591
KOU Farong, GAO Jian, XU Jia'nan, WU Dapeng, LIU Pengtao. Characteristics Analysis of Electro-hydraulic Energy Regeneration Interconnected Suspension[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(3): 367-374. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200591
Citation: KOU Farong, GAO Jian, XU Jia'nan, WU Dapeng, LIU Pengtao. Characteristics Analysis of Electro-hydraulic Energy Regeneration Interconnected Suspension[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(3): 367-374. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200591

车辆电液馈能型互联悬架特性分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200591
基金项目: 国家自然科学基金项目(51775426)、陕西省重点研发计划(2020GY-128)及西安市碑林区2019年应用技术研发类项目(GX1928)
详细信息
    作者简介:

    寇发荣(1973−),教授,博士生导师,研究方向为车辆振动与噪声控制,koufarong@xust.edu.cn

  • 中图分类号: U463.33

Characteristics Analysis of Electro-hydraulic Energy Regeneration Interconnected Suspension

  • 摘要: 为了提高馈能悬架的能量回收效果及动力学性能,提出了一种车辆电液馈能型互联悬架结构。根据流量/压降之间的关系,建立了整车7自由度与电液馈能型互联悬架的耦合数学模型,通过正弦激励对车辆电液馈能型互联悬架进行阻尼特性和馈能特性仿真。以四轮随机路面为输入,分析悬架对车辆的平顺性、行驶稳定性的影响。结果表明:阻尼力、馈能功率与激励频率、幅值成正比,馈能功率波动与之成反比,馈能效率随幅值、频率增大而先增大后减小;随机路面下,与被动悬架相比,电液馈能型互联悬架的俯仰模式、侧倾模式均可以改善动力学性能的同时实现振动能量的回收。
  • 图  1  电液馈能型互联悬架结构原理

    1. 双作用单活塞杆液压缸2. 二位四通电磁换向阀3. 馈能同步整流桥4. 单向阀5. 液压马达6. 蓄能器7. 直流电机8. 模式切换控制器

    图  2  7自由度整车动力学模型

    图  3  各液压缸阻尼力特性

    图  4  不同频率的阻尼特性

    图  5  不同幅值的阻尼特性

    图  6  不同频率的馈能功率

    图  7  不同幅值的馈能功率

    图  8  不同频率能量情况对比

    图  9  不同幅值的能量情况对比

    图  10  簧载质量加速度响应

    图  11  侧倾角加速度响应

    图  12  俯仰角加速度响应

    图  13  轮胎动载荷响应

    图  14  悬架动挠度响应

    图  15  C级路面瞬时馈能功率

    表  1  仿真参数

    参数数值
    活塞直径$ {D_p} $/mm 40
    活塞杆直径$ {D_r} $/mm 25
    蓄能器体积$ {V_0} $/L 0.75
    蓄能器预充气压力$ {P_0} $/bar 15
    管路直径$ {d_p} $/mm 12
    液压马达排量$ q $/(mL·r−1 10
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    表  2  不同激励幅值馈能效率

    振幅/mm51015
    耗散能量/J 320.68 1061.64 1598.37
    馈能效率/% 50.92 57.77 53.65
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    表  3  不同激励频率馈能效率

    频率/Hz123
    耗散能量/J3001061.641490.13
    馈能效率/%49.9157.7753.61
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    表  4  模型仿真参数

    参数数值
    簧载质量$ {m_b} $/kg 1440
    前轮非簧载质量$ {m_{w1}} $,$ {m_{w2}} $/ kg 38.5
    后轮非簧载质量$ {m_{w3}} $,$ {m_{w4}} $/kg 45.5
    俯仰转动惯量$ {I_p} $/(kg·m2 2440
    侧倾转动惯量$ {I_r} $ /(kg·m2 380
    轮胎刚度$ {k_{t1}} $,$ {k_{t2}} $,$ {k_{t3}} $,$ {k_{t4}} $/(N·m−1 192000
    前悬架刚度$ {k_{s1}} $,$ {k_{s2}} $/ (N·m−1 20000
    后悬架刚度$ {k_{s3}} $,$ {k_{s4}} $/ (N·m−1 23000
    前轮至车身质心的距离$ a $/m 1.3
    后轮至车身质心的距离$ b $/m 1.4
    车辆轮距$ {B_r} $,$ {B_f} $/m 1.6
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    表  5  平顺性各指标均方根值

    名称簧载质量加速度/
    (m·s−2
    侧倾角加速度/
    (rad·s−2
    俯仰角加速度/
    (rad·s−2
    被动悬架2.3753.6331.773
    俯仰模式2.3633.7681.549
    侧倾模式2.4163.2511.795
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    表  6  行驶稳定性各指标均方根值

    名称轮胎动载荷/N悬架动挠度/m
    被动悬架 3543.53 0.0427
    俯仰模式 3220.39 0.0206
    侧倾模式 3385.75 0.0360
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-17
  • 网络出版日期:  2023-04-21
  • 刊出日期:  2023-03-25

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