登高车车身侧倾运动刚度和阻尼特性??    中山登高车,  中山登高车租赁,   中山登高车公司     为分析登高车侧倾运动的刚度及阻尼特性，将三轴登高车的质心O作为登高车的几何瞬时转动中心，且该侧倾中心是固定不变的。同时，不考虑车身的垂向运动和俯仰运动，即悬架系统只有一个侧倾运动自由度。衡量车身侧倾运动主要指标是车身侧倾角和侧倾角速度，侧倾角会改变车轮的外倾角，同时会引起左右两侧车轮垂向载荷的重新分配，可以进一步影响登高车的操纵稳定性。侧倾角本身也是衡量登高车操纵稳定性和行驶平顺性的一个重要指标，就操纵稳定性而言，侧倾角改变了外倾角，同时侧倾角改变了内外车轮垂向载荷从而改变了侧偏角；对平顺性而言，侧偏角越小，侧偏刚度越大，当单侧车轮遇到恶劣路况时，驾驶员和乘客会感到冲击，平顺性变差。登高车的侧倾力矩取决于汽车结构参数和行驶工况，而侧倾角刚度完全取决于登高车结构。侧倾运动特性主要由悬架的侧倾角刚度特性和侧倾阻尼特性决定。

       1侧倾刚度分析:    当激励频率非常低时，悬挂缸输出力可近似作为弹性力。在测试平台的加载点A处加一个幅值为50mm，频率为0.001Hz的正弦激励信号，利用登高车油气悬架联合仿真模型可以得到各个悬挂缸的弹性输出力，可求得登高车油气悬架的合弹性力力矩和登高车油气悬架的侧倾总刚度。登高车油气悬架的侧倾刚度是关于侧倾轴对称的，并且登高车油气悬架的侧倾刚度与车身侧倾角之间的关系是非线性的。侧倾角刚度随着侧倾角度的增大而增大，这说明油气悬架具有被动变刚度特性，对幅值大的侧倾运动产生的侧倾刚度很大而对幅值小的侧倾运动产生的侧倾刚度很小。侧倾刚度越小，登高车转弯时车身侧倾角越大，过大的侧倾角使驾驶员和乘客感到不稳定、不安全；侧倾刚度越大，车身的侧倾角越小，当单侧车轮遇到恶劣路况时，驾驶员和乘客会感到冲击，平顺性变差。

      2结构参数对侧倾刚度的影响，影响登高车油气悬架侧倾刚度的主要结构参数是蓄能器容积、蓄能器初始充气压力、缸筒内径、活塞杆直径和悬挂缸安装角度。故分别以蓄能器初始充气压力、缸筒内径、活塞杆直径和悬挂缸安装角度为变量，在悬架侧倾运动模式下探讨不同参数对登高车油气悬架系统的刚度特性的影响，为从系统角度出发分析和设计油气悬架系统提供一定的参考与借鉴。油气悬架的侧倾角刚度随蓄能器预充气压力的减小而增大，且非线性更加明显。并且随着车身侧倾角的增加，侧倾刚度值增加明显加快。蓄能器初始充气压力越低，侧倾刚度随车身侧倾角度的增加上升越快；初始充气压力越高，侧倾刚度的变化越趋于平缓。随着悬挂缸缸筒内径的增大，油气悬架的侧倾刚度变化明显增强。缸筒内径越大，侧倾刚度随车身侧倾角度的增加上升越快；缸筒内径越小，侧倾刚度的变化越趋于平缓。随着悬挂缸活塞杆直径的减小，油气悬架的侧倾刚度变化明显增强。活塞杆直径越小，侧倾刚度随车身侧倾角度的增加上升越快；活塞杆直径越大，侧倾刚度的变化越趋于平缓。结合侧倾刚度计算公式，可得油气悬架的侧倾刚度与悬挂缸无杆腔的有效截面积和活塞杆的有效截面积之比成正比，而悬挂缸无杆腔的有效截面积和活塞杆的有效截面积之就是缸筒直径与活塞杆直径的平方比，故悬挂缸缸筒直径的平方与活塞杆直径的平方之比为定值时，可有很多组缸筒和活塞杆的组合而不改变悬架系统的侧倾刚度。此外，缸筒直径和活塞杆直径是设计悬挂缸的两个重要的结构参数，目前采用液压缸的设计方法来确定其结构尺寸，最终将尺寸圆整为相应的标准值，以便油气悬挂缸的加工制造。利用三轴油气悬挂系统测试平台虚拟样机模型对比分析了五种悬挂缸安装角度下的侧倾刚度特性。反映了油气悬架系统侧倾刚度随悬挂缸安装角度的变化规律：随着悬挂缸安装角度的增大，L3型油气悬架的侧倾刚度减小。悬挂缸安装角度对油气悬架侧倾刚度变化的影响总结以上仿真结果，可得出悬架系统结构参数变化对登高车侧倾刚度特性影响。

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    3侧倾阻尼特性分析,  油气悬架系统的阻尼力主要包含以下三项：一是油气悬架内置阻尼孔的阻尼力，二是缸筒与活塞及活塞杆之间的库仑摩擦力和粘性摩擦力，三是油气悬架液压系统中油液沿程压力损失、局部压力损失等所产生的阻尼力。悬挂缸润滑状态良好，且根据第二章刚度实验所测得的摩擦力相对较小，所以可忽略缸筒与活塞及活塞杆之间的摩擦力。由于油气悬架系统的接头、弯头等产生局部损失的原件数量较少，在低频工况下可忽略第三部分的阻尼力。本节以自行设计的油气悬挂缸为物理模型，采用液压减振器阻尼力的分析方法，计算40油气悬挂缸的阻尼力。自行设计的悬挂缸的Ⅱ腔和Ⅲ腔之间只有孔径为3mm的阻尼孔，并没有单向阀，因此在压缩行程的速度大小与伸张行程的速度大小相同的条件下，油气悬挂在压缩行程、复原行程中产生的阻尼力大小相等，方向相反。给测试平台的加载点A处加一个幅值为50mm，频率为1Hz的正弦激励信号，利用登高车油气悬架联合仿真模型可以得到阻尼孔两端的压差，可求得单个油气悬挂缸的阻尼力和登高车油气悬架的阻尼力矩，通过登高车油气悬架的示功图和速度特性曲线评价侧倾阻尼特性。速度特性是油气悬架阻尼力矩与车身侧倾角速度之间的对应关系，示功图是油气悬架阻尼力矩与车身侧倾角位移之间的对应关系。此油气悬架系统的压缩和复原行程中阻尼力矩具有对称性，这是由自行设计的油气悬挂缸的Ⅱ腔和Ⅲ腔之间只有阻尼孔而引起的。登高车油气悬架的阻尼力矩与车身侧倾角速度之间的关系是非线性的，这说明油气悬架具有被动变阻尼特性，且车身侧倾角速度越大，侧倾阻尼力矩越大，这说明油气悬架对高频且幅值大的侧倾运动产生的侧倾阻尼很大而对低频且幅值不大的侧倾运动产生的侧倾阻尼很小。油气悬架的示功图是一条连续的、平滑的封闭曲线，说明油气悬架具有是稳定的减振特性，阻尼力矩曲线所包含的面积反映了油气悬架在一个振动周期中将机械能转化为热能释放到大气的能力。

   

       4结构参数对侧倾阻尼特性的影响，影响登高车油气悬架侧倾阻尼力矩的主要结构参数是阻尼孔直径，缸筒内径、活塞杆直径和悬挂缸安装角度。故分别以节流孔直径、悬挂缸缸筒内径、活塞杆直径和悬挂缸安装角度为变量，在悬架侧倾运动模式下分析不同参数对登高车油气悬架系统的阻尼特性的影响，为从系统角度出发分析和设计油气悬架系统提供一定的参考与借鉴。阻尼孔的直径越小，悬架产生的侧倾阻尼力矩越大，振动衰减得越快，从直径为2mm的阻尼孔产生的阻尼可以看出，阻尼孔直径太小可能导致地面对车身的刚性冲击现象。油气悬架产生的阻尼力矩随着缸筒内径增大而增大。随着活塞杆直径增大，油气悬挂输出的阻尼力矩减小，阻尼力矩曲线包围面积逐渐减小，即油气悬架与活塞杆直径成反比。油气悬架的阻尼力矩与悬挂缸Ⅱ的有效截面积的三次方成正比，而悬挂缸Ⅱ腔的有效截面积为缸筒有效截面积与活塞杆有效截面积之差，故悬挂缸Ⅱ腔的有效截面积为定值时，可有很多组缸筒和活塞杆的组合而不改变缸筒直径和活塞杆直径分别对悬架系统的合阻尼力。利用三轴油气悬挂系统测试平台虚拟样机模型对比分析了五种悬挂缸安装角度下的侧倾阻尼力矩特性。反映了油气悬架系统侧倾阻尼力矩随悬挂缸安装角度的变化规律：随着悬挂缸安装角度的增大，L3型油气悬架的侧倾阻尼力矩减小。登高车油气悬架系统阻尼特性示功图，随着悬挂缸安装角度的增大，侧倾阻尼力矩曲线所包含的面积逐渐减小，即悬挂缸安装角度越大，侧倾阻尼力矩做功消耗掉的机械能越少，侧倾阻力矩对侧倾运动衰减的能力越小。

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