[发明专利]一种仿袋鼠腿车用悬架垂向性能参数的计算方法

说明书

本发明具体为一种仿袋鼠腿车用悬架垂向性能参数的计算方法，属于车辆悬架技术领域。针对一种仿袋鼠腿结构的车用悬架性能参数求解问题，提出一种适用于该类悬架垂向性能参数的计算方法。具体为：以路面不平度为激励，建立仿袋鼠腿车用悬架的1/4车辆振动模型，针对悬架两种工作状态（被动和被‑主动）分别计算出车身的垂向振动加速度、悬架垂向动挠度和车轮、车身动位移等性能参数。通过仿真分析知，该方法可较为准确地计算出仿袋鼠腿车用悬架两种工作状态下的垂向性能参数。本发明为此类悬架垂向性能参数的计算提供了有效途径，还可为其结构优化提供参考。

技术领域

本发明涉及车辆悬架技术领域，具体为一种仿袋鼠腿车用悬架垂向性能参数的计算方法。

背景技术

汽车悬架是弹性联接车架与车桥或车轮的缓冲减振装置，是汽车最重要的三大总成(发动机、变速箱和悬架)之一；其主要作用是传递车轮与车身间的所有力和力矩，且缓和并衰减路面激励通过车轮经悬架传给车身的振动和冲击，使车辆拥有良好的通过性、操纵稳定性和舒适性等。一种仿袋鼠腿车用悬架，模仿袋鼠腿部的结构和运动形式，由三连杆结构(大腿骨、小腿骨、足骨)、仿生关节(髋关节、膝关节、踝关节)、仿生肌肉(大、小腿气动人工肌肉和肌腱弹簧)等元部件组合而成，可很好得满足车辆通过性、操纵稳定性和舒适性等高性能要求，具有一定的理论研究意义和工程应用价值(见中国专利：申请号2017105923459，一种仿袋鼠腿车用悬架)。该种悬架设有两种工作状态，它们分别是被动工作状态和被-主动工作状态。悬架被动工作时，大、小腿气动人工肌肉不工作，对外无输出力；悬架被-主动工作时，大、小腿气动人工肌肉工作，对外输出收缩力U₁和U₂。悬架可根据车辆行驶工况，通过专家控制策略进行预判，当悬架被动工作可满足车辆减振要求时，此时无需大、小腿气动人工肌肉介入；当悬架被动工作无法满足车辆减振要求时，大、小腿气动人工肌肉介入并产生收缩力，此时，悬架处于被-主动工作状态。为了准确掌握悬架的减振效果和特性参数，则需提出一种适用于该类仿袋鼠腿车用悬架的振动模型及参数计算方法。故本发明以此为目标，以仿袋鼠腿车用悬架的主要减振方向—垂直方向为研究对象，对其垂向性能参数的求解开展研究，提出一种仿袋鼠腿车用悬架垂向性能参数的计算方法。该方法可为该类悬架性能参数的计算和结构优化提供参考。

发明内容

本发明提供一种仿袋鼠腿车用悬架垂向性能参数的计算方法。其1/4悬架结构示意图如图1所示；气动人工肌肉示意图如图3所示；1/4车辆行驶振动模型如图4所示。

为解决上述技术问题，本发明所提供的一种仿袋鼠腿车用悬架垂向性能参数的计算方法，所述仿袋鼠腿车用悬架结构的连接形式为：依次布置连接车身与悬架的仿髋关节，仿大腿骨连杆，控制髋关节角度的大腿气动人工肌肉与大腿肌腱弹簧和大腿肌肉束阻尼器，仿膝关节，仿小腿骨连杆，仿踝关节，控制膝关节与踝关节的小腿气动人工肌肉与小腿肌腱弹簧和小腿肌肉束阻尼器，最后是与车轮相连接的仿足骨连杆；

其特征在于采用以下计算方法：

1)建立仿袋鼠腿车用悬架的1/4车辆振动模型

当车辆行驶在不同路面时，路面不平度激励作用于车轮，使其产生振动冲击，由于所述悬架与车轮通过主销进行连接，所以冲击载荷通过车轮经由主销传至悬架，并最终传至车身引起整车振动；该振动可通过如下方法进行建模(坐标原点取在各自质心的平衡位置，见图4)，其振动系统的动力学微分方程为：