车辆悬挂系统液压负载模拟器设计

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1、２００７年７月农业机械学报第３８卷第７期车辆悬挂系统液压负载模拟器设计郑玉才刘涛刘长荣【摘要】为了验证各种车辆悬挂系统的性能，设计了车辆悬挂系统的负载模拟器以及控制系统。建立了数学模型，并在ＬａｂＶＩＥＷ软件平台上开发了基于虚拟仪器的模拟实验系统，该系统可以针对各种需要设计载荷谱并进行跟踪。实验证明该系统工作稳定，跟踪精度高，且具有很强的抗干扰能力。关键词：车辆悬挂系统负载模拟器中图分类号：ＴＨ１３７；

2、Ｕ４６３３３；Ｕ４６７５＋２３文献标识码：Ａ┈┇┄┃┄│┊━┉┄┇┄┇━┊┈┅┃┈┄┃ＺｈｅｎｇＹｕｃａｉＬｉｕＴａｏＬｉｕＣｈａｎｇｒｏｎｇ（爣牉牄牉牏爫牗牜牔牃牓爺牕牏牤牉牜牞牏牠牪牗牊爳牅牏牉牕牅牉牃牕牆爴牉牅牎牕牗牓牗牋牪）﹢┈┉┇┉Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｃｔｉｖｅｖｅｈｉｃｌｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ，ａｓｐｅｃｉａｌｌｏａｄｓｉｍｕｌａｔｏｒａｎｄｉｔｓｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｉｔｓｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏ

3、ｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈｈａｓｆｒｉｅｎｄｌｙｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｐｏｗｅｒｆｕｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅＬａｂＶＩＥＷ．Ａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｔｒａｃｅｔｈｅｌｏａｄｓａｍｐｌｅｄｅｓｉｇｎｅｄｓｐｅｃｉａｌｌｙ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｈｉｇｈｔｒａｃｋｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙ，ａｎｄｈａｓａｓｔｒｏｎｇａｎｔｉｊａｍｍｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．┎┌┄┇┈

4、Ｖｅｈｉｃｌｅ，Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，Ｌｏａｄｓｉｍｕｌａｔｏｒ制系统的控制下工作。悬挂系统的运动对其力输出引言也是一个很强的干扰，影响着力输出的跟踪精度，增悬挂系统是车架与车桥之间连接装置的总称。加了负载控制器的设计难度。为了设计和研究方便，车辆悬挂系统需要经过专门负载模拟器针对１燉４车体进行设计，忽略车体的加载实验来验证其动态性能［１］。其中车辆悬挂模的横向晃动和转动，对于控制器和控制方法的研究，拟加载系统是提高车辆悬挂系统性能的重要手段。仍具有典型性和代表性［２］。负载模拟器由机械台体、电液伺服控制系统具有响应速度快

5、、功率惯性比大、液压系统、计算机控制系统等部分组成，负载模拟器控制精度高的特点，应用于车辆悬挂加载系统，能够的总体结构如图１所示。机械系统由车轮、下质量实现任意负载谱的动态加载任务。非常适合各种路块、工作液压缸及上质量块组成，两个质量块分别代况下复杂负载谱的实现。表悬架以下车体部件的总质量和悬架以上车体部件的总质量，可以根据需要对质量进行调整，并可以沿负载模拟器总体设计着竖直导轨上下运动。负载模拟器的液压系统主要车辆悬挂液压负载模拟系统属于被动式加载系包括恒压油源、伺服阀、加载缸３部分。液压伺服系统，在加载过程中，加载力是被加载对象

6、位置的函统接受加载控制系统的电信号，按照给定的载荷谱数。负载模拟器是一个电液力伺服系统，在计算机控为悬挂系统动态加载，模仿各种道路的起伏信号［３］。收稿日期：２００６０３３１郑玉才河北科技师范学院机械电子系副教授，０６６６００河北省昌黎市刘涛河北科技师范学院机械电子系讲师博士刘长荣河北科技师范学院机械电子系教授第７期郑玉才等：车辆悬挂系统液压负载模拟器设计１７特性曲线进行对比，可以看出它们是很相似的［４］。为了研究问题的方便，对阀控非对称液压缸当作阀控对称液压缸进行分析。为便于数学推导，做如下假设：伺服阀为理想零开口伺服阀，４个节流窗

7、口是对称的，节流口处的流体流动为紊流，阀中不考虑油的压缩性，忽略管道内的压力损失及管路动态，油液粘图１负载模拟器总体结构示意图度及体积弹性模量不变，油源压力恒定，回流压力为Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｌｏａｄｓｉｍｕｌａｔｏｒ１．压力传感器２．恒压油源３．伺服阀４．下质量块５．支架零。对于伺服阀控制对称液压缸，可分别列出伺服阀６．上质量块７．导轨８、１０、１２．传感器９．被试悬挂系统流量公式、液压缸流量公式、负载力公式１１．车轮１３．托板１４．加载液压缸爯牤＝爦牚牀牤－爦牅牘爧（１）爼牠负载模拟器控制系统爯牘＝爛牘

8、牞牀牘＋爞牠牘牘爧＋牞牘爧（２）４犝牉负载模拟器的控制系统为计算机数字控制系２爡＝牘爧爛牘＝爩牠牞牀牘＋爜牘牞牀牘＋爦牞牀牘（３）统，控制系统原理如图２所示。图中的工控机、采集式中牘负载压力，Ｐａ爧——卡均采用研华公司产