虚拟轨道列车后轴悬架系统的设计文献综述

 2022-09-18 05:09

文献综述(或调研报告):

一、前言

近年来,城市发展迅速,城市人口增长迅猛,城市街道上的汽车数量大幅提高,没有地铁轨道交通的中小城市的公共交通问题随之凸显出来。这就要求一种新型交通工具来解决这个问题。虚拟轨道列车是一种适用于中等客运量的新型无轨电动列车,这种列车通过识别系统沿着地面上专用的交通标记线行驶,有效节约了城市街道资源。虚拟轨道列车可在中小城市取代高成本的地铁,实现中等客运量的城市交通运输,未来还可实现完全无人驾驶,具有较大的应用前景。通过对悬架设计方法和空气弹簧特性展开论述,提炼了相关的研究热点和难点:不同的悬架布置方式对车辆操纵稳定性和平顺性的影响一直是各研究者研究的基础问题;对悬架的建模仿真是验证所设计的悬架性能的常用方法,研究者的研究主要集中在探索新的建模方法以提高所建立模型的准确性,通过实测验证所提出的模型评价指标也是一个重要的研究方向;空气弹簧的非线性刚度特性也引起很多研究者的关注,同时利用空气弹簧特性的主动悬架,因其刚度可调可控,能够实现车身高度的调节,其控制算法也成为一个研究焦点。

二、研究现状

空气弹簧悬架的刚度非线性且可调节,其刚度随载荷变化而变化的特性能够有效限制振幅,避开共振,防止冲击。当车身姿态急剧变化时,可通过主动控制使空气弹簧变硬来抑制车身姿态变化。这些特性使得安装空气弹簧悬架的车辆获得良好的平顺性和操纵稳定性。目前,国内外的研究者对空气弹簧悬架展开了多方面的研究。

1.悬架的类型及布置

扬跃彬等人在研究中介绍了各个悬架部件的作用,以及各个零部件在建模时需要注意的问题[1]。同济大学的谢春阳等人对半刚性后轴(也称为复合式悬架、半独立悬架)进行了研究。这种悬架使用了有一定抗扭刚度弹性横梁连接左右车轮,在后轮受侧向力作用时,整个弹性梁只作平移运动而不使车轮侧偏,从而使汽车呈现转向不足趋势。谢春阳等人还研究了安装这种悬架的车辆的外倾变化特性、侧倾轴转向特性以及侧倾中心,并通过建立模型分析了这种悬架的振动特性,给出了车身垂直振动和角振动的固有频率计算公式。他们的研究给出了一些优化悬架的参数和方法,指出这种悬架具有体积小、侧倾中心低、非簧载质量小等一系列优点[2]。湖南大学的李俊伟在他的研究中建立了一个6times;4复合式空气悬架半挂牵引车的模型,该模型前悬为板弹簧非独立悬架,后悬为板弹簧-空气弹簧复合式空气悬架[3]。Cole在他的研究中着重关注悬架的调校和悬架的构造这两个问题。他指出现有的研究缺少新旧概念悬架的对比,导致最佳悬架的选择变得困难[4]。而Pazooki等人设计了一套扭运用在林业集材机上的转弹性悬架,并在森林地形中在负载和空载的工况下进行了实地测试。测试采集了在沿垂向、横向、侧倾、纵向和俯仰轴的加速度的行驶响应数据。他们还将一辆传统集材机同时测试以作为对照组。测试结果表明,相比于不安装悬架的车辆,这辆原型车在沿x,y,z轴的频率加权均方根加速度都有明显降低[5]。

2.车辆仿真模型与算法

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