2018矿用自卸车半车半主动悬架俯仰数学模型的建立

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　　摘 要：悬架系统是车辆系统中重要的组成之一。悬架系统分为被动悬架、半主动悬架、主动悬架。悬架系统性能的优劣对车辆的乘坐舒适性、操纵稳定性、平顺性、车辆安全性都有重要影响，我国矿用自卸车悬架系统多为被动悬架，矿用自卸车半主动悬架系统的研究相对较少，因此精确的建立矿用自卸车半主动悬架系统的数学模型对矿用自卸车半主动悬架系统的研究具有非常重要意义。该文针对某重型矿用自卸车悬架系统进行了力学分析，根据经典力学定律推导出了矿用自卸车悬架系统的部分力学微分方程，为进一步研究矿用自卸车半主动悬架系统提供了理论基础。
　　关键词：数学模型 被动悬架 半主动悬架 矿用自卸车
　　我国矿用自卸车悬架系统多采用由板簧和阻尼器组成的传统悬架，这种悬架称为被动悬架。它结构简单、性能可靠、成本低且不需额外的能量，因此应用最为广泛。但是被动悬架的弹簧刚度和阻尼系数都是固定不可调的，只能保证在特定的工况下达到最优减振效果，难以适应不同道路和使用要求，而且对于不同的使用要求只能是满足主要性能的基础上牺牲次要性质，难以同时获得良好的乘坐舒适性和操纵稳定性，相比较被动悬架而言主动悬架既能满足各种工况的使用要求还能满足乘坐舒适性和操纵稳定性，但是限制主动悬架发展的原因：(1)主动悬架成本高、系统设计复杂;(2)主动悬架控制车身高度、悬架刚度等需要消耗能量。半主动悬架相比被动悬架不同工况的道路通过性、乘坐舒适性和操纵稳定性更加优秀，相比主动悬架成本相对较低、不需要单独的能量供应系统，而且性能与主动悬架相近。该文以64矿用自卸车为研究对象，建立矿用自卸车半车半主动悬架的俯仰模型。
　　1 半车俯仰模型的建立
　　半车俯仰动力学模型的建立是对车辆性能研究和悬架系统设计的基础。由于悬架系统振动的复杂性，所以精确描述、计算很困难，因此在分析建立半车俯仰数学模型的的过程中进行了相应的简化，车辆的主要运动方式有：沿竖直方向的跳动、纵向的俯仰运动、横向的侧倾运动，该文只研究前两种运动，现作如下假设：(1)车辆的俯仰运动的转动角度5;(2)车辆载客量不对质心位置有影响;(3)车辆行驶中，车辆的侧倾运动、底盘挠度可忽略不计。现建立模型如图1所示。
　　2 结语
　　由上文的分析得出了矿用自卸半车半主动悬架俯仰模型的运动方程和状态方程，此模型反映了车辆的俯仰、跳振等性能参数之间的关系，通过数学模型可以说明俯仰、跳振之间的相互影响，为以后的矿用自卸车悬架理论研究提供了理论基础，并且为矿用自卸车悬架的智能控制提供了理论依据。
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