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客车具有运行区域广和路况适用性强的特点,国内旅游市场的快速发展刺激了客车的销量增长,但客车由于质心高和载重大,极易出现侧滑和侧翻等不稳定状态,山区路况也易出现乘客晕车的问题,所以市场对客车的操纵稳定性、安全性和平顺性提出了越来越高的要求。此外,客车运营商期望能增加有限的成本而得到更为全面的性能提升。因此,如何以最低的成本提升客车综合性能对工程实践提出了更高的要求。液压互联悬架(Hydraulically Interconnected Suspension,HIS)系统是油气悬架的一种,侧倾互联构型的HIS系统具有非线性变化的侧倾角刚度特性,可有效提升客车的操纵稳定性和安全性;侧倾互联的结构解耦了侧倾和垂向模态,可使整车平顺性与原车持平,经优化后平顺性可进一步提升;与此同时,被动HIS系统可替代横向稳定杆(Anti-roll Bar,ARB)和减振器,所增加的成本非常有限。但HIS系统具有参数多、设计复杂的特点,且以往研究未针对客车提出完整的参数匹配设计理论和开展全面的性能提升研究,在客车上的实际应用也未开展过。基于上述背景,本文在国家自然科学基金资助项目“按需主动互联悬架的车辆防侧翻控制研究(51175157)”、“主动液压互联悬架与车辆稳定性控制系统协同控制方法研究(51675152)”的资助下,针对某款旅游客车提出了压力自调节型HIS系统方案并首次在客车上进行产品级别应用,该方案可解决上述市场需求问题,首次提出的压力自调节装置可解决车身姿态失衡问题而提高系统的稳定性和可靠性。论文以客车为研究对象,将提升客车的操纵稳定性、安全性和平顺性为目标,对HIS系统动力学特性以及匹配优化设计方法进行了深入的理论研究和充分的试验验证,为HIS系统产品化应用提供了重要的理论依据以及工程实践参考。本文的主要研究内容和创新点包含以下方面:(1)建立安装HIS系统的机械-液压耦合整车动力学模型并进行试验验证。首先,应用质心定理和动量矩定理推导并建立原车(未加装HIS系统)十自由度动力学模型,应用流体力学理论建立HIS系统液压元件和整体液压模型。然后,将HIS系统与原车十自由度整车模型进行耦合,得到机械-液压耦合模型。最后,对加装HIS系统的样车和原车进行实车试验,试验数据验证了所建模型的有效性,为后续整车性能分析和系统参数匹配优化设计提供了模型基础。(2)提出面向操纵稳定性的HIS系统与整车的参数匹配设计方法。首先,研究操纵稳定性的评价指标和方法,并确定其评价参量。然后,基于机械-液压耦合模型开展鱼钩试验工况下的仿真分析,从侧倾域、横向域、车辆轨迹和轮胎力等四个维度全面分析HIS系统对操纵稳定性的提升。最后,定义侧倾角刚度、侧倾角刚度非线性、侧倾角刚度前后轴分配比以及侧倾阻尼等四组HIS系统关键参数,对每项参数展开参数敏感性分析并概括设计准则,提出了HIS系统设计流程和匹配机制,为HIS系统参数匹配设计提供了一套可行的方法。(3)提出面向客车平顺性提升的HIS系统优化设计方法。本文从悬架刚度匹配、作动器优化设计和蓄能器优化布置设计等方面提出优化方法以提升整车平顺性。首先,分析HIS系统附加垂向刚度特性,同时调整悬架主簧垂向刚度与HIS系统进行匹配,仿真分析优化方案对平顺性的提升。然后,从作动器摩擦力和橡胶衬套两方面优化作动器设计,并以试验验证对平顺性的改进。最后,提出蓄能器分布式布置方案,利用经过验证的AMESim仿真模型,对比研究蓄能器集中式和分布式两种布置方案的系统输出特性。上述所提优化设计方法的仿真和试验结果都验证了其对整车平顺性的提升效果。(4)从作动器的内泄漏角度研究车身姿态失衡机理并提出一种压力自调节装置解决失衡问题。首先,针对车身姿态失衡问题,从作动器活塞密封处的内泄漏角度进行机理分析,并分析得知仅针对密封件优化不能解决该问题。然后,结合系统对压力自调节的性能需求以及实车测试结果,提出一种创新的压力自调节装置的设计方案。最后,以台架和实车试验对所设计的压力自调节装置进行性能验证。结果表明,压力自调节装置为车身姿态失衡问题提供一种有效的解决方案,可进一步提升HIS系统性能稳定性和可靠性。(5)对加装HIS系统的样车进行整车静态侧翻、动态操纵稳定性和平顺性试验研究。首先,基于前述参数匹配方法和优化设计方法设计适合样车的HIS系统。然后,参考国标对原车和加装HIS系统的样车开展静态侧翻、动态操纵稳定性以及平顺性等试验。最后,分析各试验客观和主观评价结果并讨论加装HIS系统相比原车的优势。主观和客观评价结果都体现了改制HIS系统的客车综合性能的显著提升。