吉林大学学报(工学版) ›› 2021, Vol. 51 ›› Issue (2): 549-556.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20191088

• 交通运输工程·土木工程 • 上一篇    

考虑垂向⁃侧向运动的半挂列车动力学建模及分析

李洪雪(),李世武,孙文财(),王琳虹,杨志发   

  1. 吉林大学 交通学院，长春 130022
  • 收稿日期:2019-11-27 出版日期:2021-03-01 发布日期:2021-02-09
  • 通讯作者: 孙文财 E-mail:lhx18@mails.jlu.edu.cn;swcai@163.com
  • 作者简介:李洪雪（1993-），女，博士研究生.研究方向：车辆系统动力学的仿真与控制.E-mail：lhx18@mails.jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2017YFC0804808);吉林省科技发展计划项目(20180101074JC);吉林省教育厅“十三五”科学技术项目(JJKH20190152KJ);吉林省科技发展计划项目优秀青年人才基金项目(20180520180JH);吉林省教育厅项目(JJKH20180149KJ)

Dynamic modeling and analysis of semi⁃trailers considering ride and lateral motions

Hong-xue LI(),Shi-wu LI,Wen-cai SUN(),Lin-hong WANG,Zhi-fa YANG   

  1. College of Transportation，Jilin University，Changchun 130022，China
  • Received:2019-11-27 Online:2021-03-01 Published:2021-02-09
  • Contact: Wen-cai SUN E-mail:lhx18@mails.jlu.edu.cn;swcai@163.com

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摘要：

铰接车辆的动力学模型对于理解车辆系统内在的复杂关系，预估车辆性能的变化以及完善新车型的开发具有重要意义。本文建立了11自由度垂向和侧向耦合的3轴半挂汽车列车动力学模型。通过与整车的平顺性模型对比，验证所建模型的有效性。并且进一步研究了道路的不平度激励、车辆行驶速度、挂车悬架刚度、挂车轮胎刚度参数变化引起的车身跳动和侧倾运动的规律。研究结果可为铰接车辆的设计控制和参数匹配提供参考价值。

关键词: 动力学模型, 半挂列车, 控制, 参数匹配

Abstract:

The dynamic model of articulated vehicle is of great significance for understanding the complex relationship within the vehicle system， predicting the change of vehicle performance and improving the development of new vehicle models. A dynamic model of three-axis semi-trailer with eleven degrees of freedom including vertical and lateral motions is presented. Compared with the vertical ride model， the validity of the coupled model is verified. The wheel bounce and body rolling motion are studied with the changes of road uneven excitation， vehicle velocity， suspension stiffness and tire stiffness of the semitrailer. The research results can provide reference value for the design control and parameter matching of articulated vehicles.

Key words: dynamic model, semi-trailer, control, parameter matching

中图分类号: 

  • U469.5

图1

3轴牵引-半挂车耦合模型"

图2

A、C和E车轮的路面位移激励"

图3

耦合模型与平顺性模型比较"

图4

耦合模型的侧倾角"

图5

不同粗糙路面的悬架性能方均根值"

表1

A级路面悬架性能指标方均根值的比较"

车速u/ (m·s-1)牵引车垂向加速度方均根值BA1-R.M.S/(m·s-2)挂车侧倾角方均根值φ2-R.M.S/(o)
50.00520.2983
100.00740.4218
150.00910.5167
200.01050.5966

表2

B级路面悬架性能指标方均根值的比较"

车速u/ (m·s-1)牵引车垂向加速度方均根值BA1-R.M.S/(m·s-2)挂车侧倾角方均根值φ2-R.M.S/(o)
50.01050.5966
100.01480.8437
150.01811.0333
200.02091.1932

表3

C级路面悬架性能指标方均根值的比较"

车速u/ (m·s-1)牵引车垂向加速度方均根值BA1-R.M.S/(m·s-2)挂车侧倾角方均根值φ2-R.M.S/(o)
50.02091.1932
100.02961.6874
150.03632.0667
200.04192.3863

图6

不同悬架刚度下车辆的动态响应"

表4

悬架刚度对车辆特性的影响"

挂车悬架刚度kE/(N·m-1)牵引车垂向加速度方均根值BA1-R.M.S/(m·s-2)挂车最大侧倾角φ2max/(o)
3.40.024 53.586 9
340.024 53.584 8
3400.024 53.564 2
3 4000.024 53.391 3
34 0000.024 53.049 8
340 0000.024 43.439 9
3 400 0000.024 63.523 7

图7

不同轮胎刚度下的车辆的动态响应"

表5

轮胎刚度对车辆特性的影响"

挂车悬架刚度kE/(N·m-1)牵引车垂向加速度方均根值BA1-R.M.S/(m·s-2)挂车最大侧倾角φ2max/(o)
3.40.013 02 414.0
340.013 02 402.8
3400.013 02 294.1
3 4000.015 41 474.8
34 0000.023 0295.9
340 0000.024 429.9
3 400 0000.024 53.0
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