考虑驱动电机激振的电动车油气悬架系统振动分析 - Ingenta Connect.PDF

第 30 卷 第 12 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.12 2014 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2014 41 考虑驱动电机激振的电动车油气悬架系统振动分析 ※ 孙会来，金 纯 ，张文明，郑舒阳 （北京科技大学机械工程学院，北京，100083） 摘 要：电传动车辆中轮边驱动电机壳体振动直接作用于悬架下端，为评价电机激振力对悬架系统的输出影响， 在考虑电机—路面不平度耦合激励影响下构建系统运动微分方程组进行分析。应用气体状态方程和油液孔口出流 方程建立了单气室油气悬架非线性数学模型，采用麦克斯韦应力法对异步电机竖直方向激振力进行求解，采用白 噪声滤波法模拟时域内随机路面，将耦合激励信号作用于系统模型，将悬架输出力和电机激振力带入系统运动方 程组联立求得数值解，改变参数可进行多工况下平顺性仿真，并通过实车试验与耦合振动模型进行了对比。结果 表明在常见正弦路面激励下，在考虑电机激振影响下系统输出振幅约增大 10%且达到稳定所需时间更长。高频激 振力使系统加速度功率谱幅值变大，在激振力自身频率段影响明显，不可忽略。通过分析实测数据与仿真数据， 验证了耦合激励模型在实车中的有效性；耦合激励模型对电动车悬架及整车平顺设计有指导意义。 关键词：电机；振动；悬架；响应 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.12.005 中图分类号：U469.4 ；TM343 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2014)-12-0041-09 孙会来，金 纯，张文明，等. 考虑驱动电机激振的电动车油气悬架系统振动分析[J].农业工程学报，2014， 30(12)：41－49. Sun Huilai, Jin Chun, Zhang Wenming, et al. Vibration analysis of hydro-pneumatic suspension system based on drive motor excitation force[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(12): 41 －49. (in Chinese with English abstract) 平度作为激励研究悬架系统振动，但在电传动车辆 0 引 言 上，轮边传动电机的振动也会直接作用于悬架。目 油气悬架具有良好的非线性弹性和阻尼特性， 前以电机激振力和路面不平度耦合作为共同激励 在工程车辆上被广泛使用。建立油气悬架系统数学 并做的研究较少，且线性悬架的研究结论不可直接 模型分析油气悬架动态特性及对车辆平顺性的影 用于大吨位工程车辆的非线性悬架。文献[11]以开 响，在油气悬架设计及整车设计中十分重要。国内 关磁阻驱动电机的振动为例分析，表明电机激振力 外学者针对油气悬架特性建模及仿真[1-5]做了大量 对悬架系统的影响较大而不能忽略。 研究工作，Concordia 大学[6-7] 的研究人员先后建立 本文以矿用自卸汽车油气悬架系统为研究对 了单筒单气室油气悬架缸的参数化计算模型和非 象，提出了兼顾电机激振和路面不平度来描述实车 线性模型分析，其等效线性参数化模型被广泛采 油气悬架系统运动的方法。应用气体状态方程和油 用，也有学者考虑气体溶解和油液可压缩效应[8-10]