车辆动力学：液压互联悬架理论与应用

本书对车辆动力学及悬架新理论及其应用进行了阐述，包括车辆动力学基础、车辆参数识别方法、车辆侧翻稳定性动力学、整车多刚体系统运动状态模态能量法、主动/半主动液压互联悬架系统等，重点介绍了抗侧倾、抗俯仰和抗侧倾抗俯仰液压互联悬架系统的动力学建模、系统参数匹配设计、参数灵敏度分析以及高度可调式半主动液压互联悬架系统和主动抗侧倾液压互联悬架系统的控制器设计，*后通过多个工程应用案例验证液压互联悬架系统的理论。
全书共10章，内容完整，案例丰富，主要适合车辆工程专业的高年级本科生和研究生，以及从事车辆工程研发的工程师或研发人员阅读参考。

序
前言
第1章车辆动力学基础1
11车辆动力学理论建模方法1
111牛顿矢量力学体系建模1
112拉格朗日分析力学体系建模3
12车辆系统动力学软件建模介绍5
121CarSim5
122AMESim5
123Simulink5
13轮胎动力学模型介绍6
131轮胎坐标系及运动参数6
132轮胎模型7
147自由度整车模型9
第2章车辆参数识别方法11
21参数识别方法概述11
22车辆模态参数识别方法13
221SVM方法13
222SSI方法15
23车辆物理参数识别方法19
231最小二乘法19
232矩阵求逆法27
第3章车辆侧翻稳定性动力学31
31车辆静态侧翻研究31
32车辆动态侧翻研究35
321汽车动态侧翻稳定性试验35
322汽车侧翻稳定性指标37
33车辆动力学模型40
331模型概述40
332运动学分析41
333动力学分析42
34基于能量法的侧翻稳定性评价方法44
341侧翻研究的能量方法44
342侧翻能量阈值及实时侧翻能量46
343能量稳定指标47
344能量方法验证47
第4章整车多刚体系统运动状态
模态能量法54
41整车各子系统能量分析法56
42整车各阶子系统模态能量比57
421多体系统总能量58
422各阶子系统相对运动能量比值58
43模态能量法应用的仿真实例59
431道路颠簸和坑洞59
432转向制动联合仿真60
433操纵稳定性仿真62
434越野工况仿真64
44各子系统运动能量比的在线识别66
441基于LSTM分类神经网络的模态
能量法66
442减速带工况68
443制动转向联合工况69
第5章抗侧倾液压互联悬架系统72
51抗侧倾液压互联悬架系统概述73
52抗侧倾液压互联悬架系统结构介绍及
功能分析73
53抗侧倾液压互联悬架系统动力学
模型75
531抗侧倾液压互联悬架系统准静态
刚度模型76
532抗侧倾液压互联悬架系统
频域模型78
533抗侧倾液压互联悬架系统
时域模型82
534Simulink/CarSim/AMESim联合
仿真模型86
54抗侧倾液压互联悬架系统
车辆仿真分析87
541蛇行试验仿真87
542双移线试验仿真87
543鱼钩试验仿真88
544异步正弦激励仿真91
第6章抗俯仰液压互联悬架系统93
61抗俯仰液压互联悬架系统概述93
62抗俯仰液压互联悬架系统结构设计及
功能分析94
63抗俯仰液压互联悬架系统动力学
模型95
631抗俯仰液压互联悬架系统
频域模型97
632抗俯仰液压互联悬架系统
时域模型99
64抗俯仰液压互联悬架系统车辆制动性
仿真分析100
65抗俯仰液压互联悬架系统车辆平顺性
仿真分析101
第7章抗侧倾抗俯仰液压互联
悬架系统104
71抗侧倾抗俯仰液压互联悬架系统结构
设计及功能分析104
711抗侧倾抗俯仰液压互联悬架系统
结构概述104
712抗侧倾抗俯仰液压互联悬架系统
功能分析104
72抗侧倾抗俯仰液压互联悬架系统
动力学建模106
721并联式液压互联悬架系统
动力学建模106
722交叉式液压互联悬架系统
动力学建模106
73静态分析110
731并联式液压互联悬架静态刚度
特性分析110
732并联式液压互联悬架静态阻尼
特性分析110
74交叉式液压互联悬架模态分析112
75动态分析113
751装有RPITIS悬架系统车辆的
动态分析113
752装有交叉式液压互联悬架系统车辆的
动态分析116
第8章液压互联悬架系统参数
灵敏度分析120
81HIS系统关键参数对车辆频响
特性的影响120
811车辆响应谱公式推导120
812HIS系统关键参数对车辆响应谱的
影响123
82HIS系统关键参数对车辆操纵稳定性的
影响130
82111自由度整车动力学耦合
模型130
822HIS系统关键参数对车辆响应的
影响133
第9章主动/半主动液压互联悬架
系统138
91主动/半主动液压互联悬架系统
介绍138
92高度可调式半主动液压互联悬架
系统140
921车身高度调整悬架结构设计与参数
匹配140
922车身高度调整控制器设计143
923车身高度调整仿真分析148
93主动抗侧倾液压互联悬架系统149
931主动抗侧倾HIS结构设计149
932主动抗侧倾HIS控制器设计150
933主动抗侧倾HIS仿真分析153
第10章液压互联悬架系统的工程
应用案例159
101概述159
102抗侧倾液压互联悬架系统的工程
应用案例159
1021传统悬架客车工程应用案例159
1022空气悬架客车工程应用案例163
1023SUV工程应用案例165
1024商用车工程应用案例168
1025军用车辆工程应用案例171
103抗俯仰液压互联悬架系统的
工程应用案例173
参考文献175

随着汽车技术的发展，人们对汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性提出了越来越高的要求。出于经济性考虑，现代汽车行业内的多数车型采用的是由悬架弹簧、横向稳定杆和减振器所组成的传统悬架。传统悬架受限于高度耦合的动力学结构和不可调节的KC特性参数，难以同时满足汽车平顺性和操纵稳定性的复杂要求。为克服上述局限，国内外研究专家提出了许多新型被动悬架系统、半主动悬架系统和主动悬架系统。在众多悬架系统中，由液压缸、蓄能器和阻尼阀组成的液压互联悬架系统通过液压管路的不同互联方式，可实现针对车辆某些特定运动模态的刚度和阻尼解耦。相较于传统悬架，液压互联悬架系统能更好地平衡汽车操纵稳定性和平顺性对悬架设计的矛盾需求。
虽然有关车辆动力学、主动/半主动悬架方面的专著已经很多，但是还没有一本关于液压互联悬架研究的专著。本书整理了作者及研究团队多年来在车辆动力学和液压互联悬架系统上所取得的主要成果，系统性地介绍了被动液压互联悬架系统、半主动和主动液压互联悬架系统的动力学建模与仿真，以及被动液压互联悬架在工程上的应用。
全书共10章，第1~4章的内容属于车辆动力学部分，介绍了车辆动力学建模基本方法、车辆模态参数和物理参数识别方法、车辆动态侧翻动力学模型及侧翻稳定性评价方法、整车多刚体系统的模态能量法，这些内容为后续章节安装液压互联悬架系统车辆的动力学仿真分析奠定了基础。第5~9章的内容属于新型悬架（液压互联悬架）理论部分，第5~7章介绍了抗侧倾液压互联悬架系统、抗俯仰液压互联悬架系统和抗侧倾抗俯仰液压互联悬架系统的动力学建模及仿真分析；第8章介绍了液压互联悬架系统参数灵敏度分析；第9章介绍了主动/半主动液压互联悬架系统的控制器设计及动力学仿真分析,这些内容为液压互联悬架的工程应用提供了理论基础。第10章内容属于液压互联悬架系统的工程应用案例，介绍了液压互联悬架系统在客车、运动型多用途汽车、商用车和军用车等车型上的应用。
作者在此感谢合肥工业大学资助出版此专著，感谢所有为本书做出贡献的人，感谢澳大利亚伍伦贡大学杜海平教授，上海交通大学董广明副研究员，悉尼科技大学的Wade Smith博士、王立夫博士和徐光中博士，湖南大学的黄明亮和王金刚，他们为本书素材整理提供了大量建议和帮助。特别感谢湖南大学的陈盛钊博士、章杰博士、綦衡敏、吴洋和谭博欢，以及合肥工业大学陈桐对部分文字内容的校对工作。
由于作者的学识和水平有限，书中难免存在不妥之处，恳请广大读者指正。

张农2020年4月