COMPLEX NONLINEAR MATHEMATICAL MODEL FOR A KIND OF VEHICLE SHOCK ABSORBORS

A nonlinear mathematical model for the shock absorber in TJ7100 is developed. The oil compressibility and the entrapped gas in the oil are considered in the model. As a result, the hysteresis in the force-velocity diagram is included. The results of computer simulation and the experiment are basically identical. The MATLAB/SIMULINK is used for the development of the simulation software. It is found that the pressure inside the cylinder is high if the inputs of velocity or displacement are big by simulation. This is certainly one of the main reasons for which the leak is appeared between the rod and the seal of the shock absorbers for a relatively short time in China.     

基于流—固耦合的汽车减振器动态特性仿真分析

对减振器的流—固耦合建模和求解技术进行研究。基于多求解器的流—固耦合方法,建立精度较高的阻尼阀流场网格模型和叠加阀片有限元接触模型,并联合有限体积法和有限元法对减振器流—固耦合模型进行求解和分析,获取了减振器的速度特性和示功图,对阻尼阀内部压力场、速度场进行详细分析,对叠加阀片非线性动力学特性进行分析。仿真结果表明:由于高速油液对阻尼阀壁面的冲击作用,阻尼阀核心区域的压力场急剧变化;阀片在开启和关闭瞬间,速度有一个跳跃,这使得节流通道迅速变化,具体表现为开阀点附近的速度特性曲线向下弯折。因此,阻尼阀核心区域的流场网格模型和叠加阀片的接触模型对仿真精度影响最大。计算中考虑了油液的湍流流动,阀片的接触滑移和大挠度变形,使得流—固耦合模型尽可能地贴近物理事实,仿真结果与试验吻合较好。     

车辆减振器油液微小内泄漏分析

针对车辆减振器油液内泄漏问题,对其内部油液微小内泄漏开展仿真与试验分析。通过数学模型对活塞与缸筒环形缝隙中流体进行理论受力分析,运用Autodesk Inventor软件建立减振器内部环形间隙流体几何模型,利用CFD仿真技术对环形间隙流体三维模型开展仿真分析,通过改变流场速度、压力、湍流动能及温度参数,分析得到影响减振器油液微小内泄漏的主要影响因素;采用伺服示功机对不同活塞速度和环形间隙下的油液内泄漏进行试验测试。结果表明:活塞静止时,节流口速度、压力、湍流动能的变化对环形间隙油液内泄漏影响较大,温度变化影响较小;活塞运动时,泄漏量随活塞速度、活塞与缸筒之间的间隙的增大而增大,因此在加工精度允许条件下,可通过减少活塞与缸筒间的间隙来减小泄漏量。     

基于AMESim的汽车液压减振器失效仿真

针对油液泄漏导致的减振器失效问题,以某国产液压减振器为研究对象,通过分析其结构以及工作原理,建立减振器阻尼力的数学表达式以及AMESim一维仿真模型,仿真得到其不同速度下的示功图以及阻尼特性曲线,并与试验结果进行对比,仿真结果与试验结果能够较好的吻合,表明用AMESim所建立的一维仿真模型真实可靠。基于该仿真模型仿真活塞缝隙、底阀、活塞杆与密封圈缝隙的油液泄漏而导致的减振器失效问题,对比不同状态下的阻尼特性曲线,发现仿真模型可以较好的进行减振器失效的仿真分析,表明仿真模型能够指导实际工程设计以及相关的性能预测。     

减振器双节流孔闭式油路稳态行为特征有限元分析

本文以汽车减振器工作状态为基础原型，用高级有限元分析软件ANSYS建立了双节流孔闭式油路稳态模型，分析了不同阀振速度下减振器模型的内部流场、压力场、剪应力场分布的变化规律，为复杂闭式油路边界形状设计提供理论依据；同时也分析了计算了此模型中节流孔壁剪应力与减振速度的函数关系以及壁压力与节流孔长度的关系，为以后的节流流孔阻尼力计算提供数值基础。     

汽车减振器油封摩擦力变化规律研究*

采用数值模拟与实验验证相结合的方法开展对汽车减振器油封摩擦特性的研究,得到不同工况下的摩擦力变化规律;在往复油封摩擦力实验台上研究了摩擦力随润滑油温度、润滑油压力和活塞杆速度的变化规律。结果表明:随活塞杆速度的增加油封摩擦力呈先增加再减小后趋于稳定的变化规律;随润滑油温度的升高油封摩擦力逐渐减小;随润滑油压力的增加油封摩擦力逐渐增大。根据油封摩擦力变化规律,可以推断出活塞杆速度较低、润滑油温度较高、润滑油压力较低时,应使得减振器油封有较大的过盈量或抱紧力,以提高汽车减振器的性能和使用寿命。实验结果与数值仿真结果基本一致,验证了混合润滑数值模型的正确性。     

基于Fluent的油液减振器气穴现象研究

为了抑制油液减振器气穴现象的产生,分析了减振器复原和压缩过程中气穴的生成过程。基于CFD数值方法,建立了较高精度的减振器三维流体模型和流体网格模型,在Fluent流体软件中进行了仿真分析,获得了油液减振器气穴产生的具体位置和分布情况,分析研究了不同温度对气穴产生的影响,并进行了试验验证。结果表明：气穴现象主要分布于减振器节流阀片周围,随着活塞速度的增大,气穴现象更加明显;其他因素不变,油液的温度越低,气穴现象更加严重。此方法为降低油液减振器异常振动噪声提供了一定的参考价值。     

直喷式柱型液压阀流体稳态力的研究

流体在通过喷式柱型液压控制阀阀芯时，阀内形状的变化使流体的运动量发生变化。在进行液压传动的位置，速度及力的高精度，产生的流体车轴向力对阀的动态控制及特性产生了影响，使阀产生振动，控制阀的电磁力增大，液压控制系统的精度降低，系统发生误操作等现象。为了降低阀内液动力提高阀控能力，对阀内形状进行了改进，建立了流体数值模型，应用边界元进行了数值仿真，并通过实验进行了验证，取得了较为理想的结果。     

阀系参数对汽车减振器阻尼特性的影响

为了高效研究汽车减振器阀系参数变化对其阻尼特性的影响.以汽车广泛使用的非线性液压减振器为研究对象,结合减振器阻尼元件受力分析,运用MATLAB软件建立减振器特性仿真模型,通过仿真数据与台架试验数据拟合度分析验证了所建模型的可靠性;进而利用仿真模型对减振器阀系展开敏感性因素分析,得到了对阻尼特性影响显著的阀系参数;研究了...     

带缓冲簧的汽车减振器外特性及其敏感度分析

基于带缓冲簧的汽车减振器的结构和工作原理,应用流体力学和弹性力学的理论,推导出了受均布载荷作用的环形薄板阀片的挠曲变形解析式,建立了该减振器在复原和压缩工况下阻尼特性的数学模型。在MATLAB环境下对模型进行了模拟仿真,并与实测的减振器的外特性进行了比较分析,仿真与实测结果的一致证明了数学模型正确可靠。同时用该模型分析了减振器活塞杆直径、内部气压、油液温度及摩擦力等因素对其外特性的影响规律及敏感程度,得出的结论可以为减振器的设计和性能预测提供参考。     

山地车车架动态试验与仿真

采用试验和动态仿真手段,并借鉴国标ISO2631-1中人体对振动反应的评价标准,研究了某全减振山地车车架在简谐激励条件下对不同类型后悬架减振器的动态响应特性,并对试验和仿真结果进行了对比分析.试验结果表明:当激振频率小于5Hz时,气压减振器减振效果优于液压和弹簧减振器;当激振频率大于5Hz时,弹簧减振器的减振效果略优于其它两种减振器,但相差不大.利用动力学仿真分析软件ADAMs对系统进行相同激励条件下的仿真试验,结果表明:对于采用弹簧减振器的车架系统,仿真与试验结果吻合较好,将该仿真模型做为山地车性能分析的依据具有一定的可靠性.     

考虑跃度影响的四自由度并联机构轨迹规划

以一种四自由度3PUS-P-RU并联机构为研究对象,首先利用运动链矢量方程法建立机构的跃度逆解模型,然后揭示了动平台运动过程中没有刚性冲击和柔性冲击的七次多项式运动规律,最后通过运动学逆解计算得到各个关节的运动轨迹。计算结果表明,该运动轨迹下各个关节的速度、加速度和跃度曲线平滑连续且没有突变,运动特性优越,轨迹规划方法有效。     

液压高速冲击模拟系统

设计了一套液压式高速冲击模拟系统。采用高压蓄能器供油，通过伺服阀控缸系统将液压能转换为冲击能，模拟冲击速度与加速度的动态变化过程，并且具有冲击角度调整功能。介绍了液压冲击模拟系统的组成与工作原理，重点分析了液压冲击机构；建立了基于蓄能器供油的伺服阀控缸系统动态模型，分析了其简化模型和基本特性；分析了冲击动态模型中各参数对于冲击过程的影响。最后介绍了液压冲击模拟系统的原理样机，并给出了冲击试验数据。     

油液黏度对柱塞泵流动特性影响规律的研究

为分析油液的黏度对柱塞泵流动特性的影响,运用Fluent流场仿真软件对轴向柱塞泵的运动特性进行模拟。对比分析了不考虑油液黏性、考虑黏温与考虑黏压模型下柱塞泵的流动特性,仿真结果表明:油液的黏温模型对柱塞泵的流动特性影响较大,黏温模型下泵的泄漏较黏压模型增大0.7倍,黏度模型对柱塞泵的压力冲击无影响。模型的准确性得到了实验验证,为建立较为准确的柱塞泵动力学模型,以及研究其效率的影响机理提供技术支持。     

Computational study of the unsteady flow characteristics of a micro shock tube

Micro shock tubes are widely employed in many micro instruments which require high speed and high temperature flow field. The small flow dimension introduces additional flow physics such as rarefaction effects, viscous effects etc, which makes the micro shock tube different from conventional macro shock tubes. In the present study, a numerical investigation of the flow physics associated with shock propagation and reflection inside micro shock tubes was carried out using unsteady Navier Stokes equations. Maxwell’s slip boundary conditions were incorporated to simulate the rarefaction effects produced due to low pressure and very small length scale. The effect of initial pressures on the shock propagation was investigated keeping the pressure ratio constant. The dependency of the shock tube diameter on shock propagation was also investigated. The results show that shock strength attenuates drastically in a micro shock tube compared to macro shock tubes. The viscous boundary layer becomes a governing parameter in controlling micro shock tube wave propagations. The implementation of slip velocity to model rarefaction effects increases the shock strength and aids in shock wave propagation. The simulation with slip wall exhibits a wider hot zone (shock-contact distance) compared to no-slip simulation. The contact surface propagation distance reduces under the slip effects. A drastic attenuation in shock propagation distance was observed with reduction in diameter. The shock wave when reflected from the end wall inhibits the rarefaction effects, generally happening at very low pressure micro shock tubes, and the associated slip effect vanishes for the post reflected shock flow field.     

喷嘴宽度对偏转板射流阀射流效率影响的仿真分析

利用Pro/E和Fluent软件对不同λ₁(喷嘴宽度D₁与导流窗口最小宽度H₁的比值)的偏转板射流阀进行几何建模与流场仿真,得到不同λ₁ 下偏转板射流阀内部射流速度、压力云图和射流流场的速度、压力分布特征;通过分析仿真数据得到λ₁对供油流量Q_S、射流流量Q_J、射流流量效率η_J的影响规律。研究发现,喷嘴喷射出的部分油液由于受到V形导流斜面的作用沿着V形导流斜面反向运动,从而使喷向接收口的有效射流流量减小,同时在偏转板入口两侧出现漩涡和能量损失;随着λ₁增大,供油流量Q_S近似线性增大,而射流流量Q_J先增大后又减小;当λ₁=1时射流流量Q_J取得最大值12.5 kg/s,对应的射流流量效率η_J最大为77.6%。研究结果为偏转板射流伺服阀的效率提高及结构优化设计提供理论依据与参考。     

THEORY AND EXPERIMENT ON THE VISCOUS HEATING OF FLUID DAMPER UNDER SHOCK ENVIRONMENT

A specially designed fluid damper used as negative shock pulse generator in the shock resistance test system to dissipate the shock input energy in transient time duration is presented. The theoretical modeling based on the three-dimensional equation of heat transfer through a fluid element is created to predict the viscous heating in the fluid damper under shock conditions. A comprehensive experimental program that investigates the problem of viscous heating in the fluid damper under different shock conditions is conducted on the shock test machine to validate the analytical expression. Temperature histories for the fluid within the damper at two locations, the annular-oriflce and the-end-of stroke of the damper, are recorded. The experimental results show that the theoretical model can offer a very dependable prediction for the temperature histories in the damper for increasing input velocity. The theoretical model and experimental data both clearly indicate that the viscous heating in the damper is directly related to the maximum shock velocity input and the pressure between the two sides of the piston head.     

考虑黏-温特性对柱塞泵空化射流的影响

黏度是液压油的基本属性之一,其值对温度变化非常敏感,而温度又是影响油液发生空化的直接因素之一,因此为研究油液的实时黏-温特性对轴向柱塞泵空化效应的影响,利用流体仿真分析软件PumpLinx建立了包括湍流模型、全空化模型等条件在内的轴向柱塞泵动态CFD模型;并在考虑配流副间隙、柱塞副间隙和滑靴副间隙基础上,通过分析对比黏度恒定和实时黏-温变化两种条件下柱塞泵温度场、速度场和气体体积分数等因素,分析了黏-温特性对轴向柱塞泵内空化效应的实时影响。结果表明:与黏度为定值相比,在实时黏-温条件下柱塞泵空化效应更加剧烈,研究过程中所建立的仿真模型为后续的优化设计提供了一定的指导。     

液压减振器橡胶气带性能测试与分析

发泡橡胶具有较好的耐热老化性、耐油性和耐压缩永久变形性能,在液压减振器储油腔中采用发泡橡胶气带替代气腔,是解决减振器气穴现象和油液乳化现象的有效方法。发泡橡胶特性对减振器阻尼作用有很大的影响,通过发泡橡胶在液压油内压缩实验,用回归分析方法得到其压力-体积变化规律,进一步利用 AMESim软件完成对采用橡胶气带减振器的仿真分析。减振器测试结果表明,发泡橡胶的压力-体积变化规律较好的反映了气带在减振器中的工作情况,对液压减振器用发泡橡胶气带的设计有一定的指导意义。     

油气润滑气液两相环状流流动特性分析

建立油气润滑气液两相环状流的数学模型,通过Fluent仿真,研究水平管内环状流的形成机制以及油气流速对其影响趋势。结果表明:气液两相流型随气相速度的变化,从分层流向环状流和雾状流转变,其中分层流向环状流的转变是附壁效应和气相涡旋流动的结果,环状流向雾状流的转变是气相撕裂油相形成细小油滴,并均匀混合的结果;在一定范围内最短进口长度和气速成正比关系。