大型輪式車輛油氣懸架及電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，在大型輪式車輛底盤油氣懸架及電液控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方面仍然存在著一些亟待解決的問題，如油氣懸架系統(tǒng)在車身姿態(tài)調(diào)整時(shí)無法實(shí)現(xiàn)整車的同步升降、多數(shù)油氣懸架車輛在設(shè)計(jì)時(shí)未綜合考慮平順性和道路友好性的影響、電液控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多采用比例閥控制，轉(zhuǎn)向性能不夠理想，這些問題嚴(yán)重制約大型輪式車輛底盤的發(fā)展與應(yīng)用，本文圍繞上述三個(gè)問題，并以中聯(lián)重科某型七橋全地面起重機(jī)為對(duì)象展開深入研究，具體內(nèi)容如下：
　　 第一章，在查閱大量國內(nèi)外有關(guān)油氣懸架和電

2、液控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)具備車身姿態(tài)調(diào)整功能的油氣懸架系統(tǒng)、油氣懸架平順性與道路友好性及其綜合性能優(yōu)化、電液控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)這三部分的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，指出了各自存在的問題，并闡述了課題提出的意義及主要研究內(nèi)容。
　　 第二章，對(duì)大型輪式車輛常用的連通式油氣懸架各功能工作原理進(jìn)行了分析，并討論了連通式油氣懸架升降不同步的機(jī)理，提出了一種基于調(diào)速閥和壓力跟蹤閥的連通式油氣懸架同步升降系統(tǒng)并進(jìn)行了分析，同時(shí)設(shè)計(jì)了該同步系統(tǒng)中

3、的關(guān)鍵元件壓力跟蹤閥，建立了壓力跟蹤閥的數(shù)學(xué)模型與仿真模型，分析了各參數(shù)對(duì)壓力跟蹤性能的影響，并進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)以驗(yàn)證模型的正確性，隨后對(duì)單橋工況進(jìn)行了同步升降系統(tǒng)的仿真與試驗(yàn)研究，并在實(shí)車上進(jìn)行了整車同步升降試驗(yàn)，同步效果均較好，可滿足大型輪式車輛底盤的實(shí)際需要。
　　 第三章，對(duì)油氣懸架平順性和道路友好性進(jìn)行分析與優(yōu)化，以整車七自由度動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)分別建立路面譜模型和油氣懸架系統(tǒng)的液壓部分模型，并應(yīng)用ADAMS、AMESim和

4、Simulink對(duì)整車機(jī)構(gòu)、油氣懸架液壓系統(tǒng)和路面譜進(jìn)行了仿真建模和聯(lián)合仿真分析，討論了油氣懸架主要?jiǎng)偠群妥枘釁?shù)對(duì)平順性和道路友好性的影響規(guī)律，隨后對(duì)平順性和道路友好性進(jìn)行歸一化處理，應(yīng)用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化得出使油氣懸架平順性和道路友好性均較好的參數(shù)配置方案。
　　 第四章，針對(duì)大型輪式車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了應(yīng)用伺服比例閥的電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，分別介紹了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能、模式及工作原理，建立了系統(tǒng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)

5、和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析與簡化，隨后建立了液壓控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型和液壓控制系統(tǒng)模型結(jié)合后成為閥控雙轉(zhuǎn)向助力缸的電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型，對(duì)此模型進(jìn)行了簡化的線性化分析，討論了各主要參數(shù)對(duì)電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)跟蹤誤差的影響規(guī)律，并指出跟蹤誤差會(huì)隨著轉(zhuǎn)向系統(tǒng)位置的變化而變化，轉(zhuǎn)到左側(cè)極限位置時(shí)跟蹤誤差最小，轉(zhuǎn)到右側(cè)極限位置時(shí)跟蹤誤差最大。
　　 第五章，對(duì)電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真分析，基于ADAMS建立了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械部分模

6、型，包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、輪胎和路面模型，基于AMESim建立電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓部分模型，并以AMESim為主控軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真分析，仿真結(jié)果表明跟蹤誤差與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的位置有關(guān)，轉(zhuǎn)到左側(cè)極限位置時(shí)跟蹤誤差最小，轉(zhuǎn)到右側(cè)極限位置時(shí)跟蹤誤差最大，與理論分析結(jié)果一致，隨后討論系統(tǒng)主要參數(shù)如供油壓力、比例環(huán)節(jié)增益、轉(zhuǎn)向助力缸面積和泄漏、伺服比例閥頻響、死區(qū)和滯環(huán)、管路長度和內(nèi)徑、載荷等對(duì)電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的影響，并提出了一種變增益的控制策略，仿真結(jié)果

7、表明這種控制策略可以有效抑制跟蹤誤差隨轉(zhuǎn)向位置變化，使跟蹤誤差趨于恒定。
　　 第六章，對(duì)電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究，介紹了試驗(yàn)臺(tái)架及試驗(yàn)方案，并設(shè)計(jì)了基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，首先基于試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行靜載試驗(yàn)分析，考察系統(tǒng)供油壓力和比例環(huán)節(jié)增益對(duì)電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響，并分別進(jìn)行了空載與加載工況試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果與仿真及理論分析相吻合，然后基于中聯(lián)重科某型七橋全地面起重機(jī)進(jìn)行實(shí)車靜載時(shí)的空載和加載工況試驗(yàn)，最后對(duì)實(shí)車進(jìn)行行駛