矿用汽车油气悬架系统建模与仿真

以WC5铰接式矿用汽车的油气悬架系统为研究对象,建立了包括刚度、阻尼、摩擦等因素的油气悬架系统非线性数学模型,并对油气悬架系统刚度特性和阻尼特性进行分析;分析表明,蓄能器初始条件直接决定着油气悬架的刚度特性,增大悬架缸的内径,减小单向阀、阻尼孔的直径则产生的阻尼力增大,这为矿用汽车油气悬架系统的设计提供了一定的参考依据。     

单气室油气悬架阻尼特性分析

介绍了一种单气室油气悬架结构及工作原理,推导了该油气悬架阻尼特性数学模型,利用Matlab对油气悬架的阻尼力进行了理论计算,得到了油气悬架示功特性曲线,并结合台架试验数据进行了对比,验证了模型的有效性。然后,根据所建立的油气悬架阻尼特性数学模型,改变阻尼孔直径、激振频率、单向阀节流口过流面积等关键参数考察了油气悬架阻尼力的影响因素。研究结果表明:阻尼力随着激振频率的增大而增大,随着阻尼孔直径、单向阀节流口过流面积的增大而减小。     

同侧耦连油气悬架车辆平顺性分析

针对同侧耦连油气悬架对多轴车辆行驶平顺性的影响,建立同侧耦连油气悬架液压系统模型和整车与油气悬架耦合动力学模型。开展油气悬架台架试验,验证了油气悬架模型的正确性。安装同侧耦连油气悬架和独立悬架车辆在随机路面输入下进行了行驶平顺性仿真分析,并对同侧耦连油气悬架车辆平顺性进行参数化分析。结果表明,随机路面输入下,同侧耦连油气悬架各油缸刚度特性一致,因此车身俯仰角较独立悬架较小,且能够平衡各轴轮胎动载荷;随着车速的增加,车身质心加权加速度和轮胎动载荷均呈增加趋势,但车身质心加权加速度在车速为50~60 km/h过程中稍有下降,在车速为60~80 km/h过程中基本保持不变;蓄能器静平衡初始体积减小,刚度增大,车身质心加权加速度随蓄能器静平衡初始体积减小呈增大趋势,但在车速为60~80 km/h过程中不同初始体积对加速度影响不同,蓄能器静平衡初始体积变化对轮胎动载荷影响不明显。     

双缸连通式油气悬架阻尼孔压力特性分析

阻尼孔压力分布对连通式油气悬架消除不平路面对车架的过大载荷和实现较好的侧倾特性有重要的意义。根据双缸连通式油气悬架的结构特点和性能特征,搭建其数学模型和物理模型,并基于此双油缸连通式油气悬架的试验平台和AMESim仿真模型。利用仿真模型、建立试验模型,改变其中主要参数如阻尼孔的直径、缸内气体压力、工作频率、相位差、油缸工作受力,会影响阻尼孔油压。结果表明阻尼孔直径和相位差对阻尼孔两端压差具有较大影响,在一定范围内可以增大两端压差;同时通过分析油缸输出力的变化趋势,验证数学模型、物理模型和仿真模型的可靠性,为进一步研究提供参考。     

七桥油气悬架耦连方案对车身姿态的影响

七桥登高平台消防车油气悬架系统被侧倾和俯仰的中心面划分为4个部分，对每部分内悬架油缸并连后设计了4种耦连方案：四部分相互独立、对侧有杆腔连通、对侧交连和对角交连。建立各耦连油气悬架的数学模型和AMESim仿真模型，分析各耦连悬架的垂向、侧倾、俯仰及扭转的刚度特性和示功特性。对安装4种耦连油气悬架的车辆应用多轴耦合道路模拟试验台，试验研究了匀速、制动和转向工况下车身的垂向、侧倾和俯仰响应。试验结果与理论结果基本一致，对比分析表明：油气悬架耦连方案对车辆垂向振动影响较小、对车辆姿态稳定性影响很大，对侧交连的方案最适合质心位置高、侧翻阈值低的七桥登高平台消防车。     

新型轨道车辆双蓄能器式油气悬架特性研究

为准确描述双蓄能器式油气悬架力学特性,基于流体力学原理,完整建立了某型城市客运车辆双蓄能器式油气悬架的力学模型,仿真得到了该型油气悬架的速度特性与位移特性;详细介绍了不同于一般车辆液压悬架阀片式的实体式阻尼阀;讨论了油气悬架关键参数对其外特性的影响,发现振动速度、蓄能器气压等因素对油气悬架外特性影响较大。双蓄能器式油气悬架是一类集变刚度特性与非线性阻尼力的气、液耦合体,适合载重量变化较大的城市客运车辆,有利于改善车辆平顺性。     

基于两级蓄能器结构油气悬架的特性研究

针对重型车辆在空载和满载工况下载荷差距较大的特点,在传统液压弹簧悬架基础上设计了适合车辆作业要求的两级蓄能器结构的油气悬架系统,建立了液压弹簧悬架与两级蓄能器结构油气悬架刚度和阻尼的数学模型以及单悬架的振动模型,对比分析了在模拟随机路面输入下,悬架在空载与满载工况下的振动特性。仿真与试验结果表明:通过对两级蓄能器参数的合理匹配,能够使悬架系统的固有频率在两种不同工况下基本一致,验证了改进后的两级蓄能器油气悬架在改善车辆行驶的平顺性和稳定性效果显著。     

温度对连通式油气悬架特性的影响

为研究温度对连通式油气悬架特性的影响，基于其工作原理建立连通式油气悬架刚度、阻尼力的数学模型与车辆动力学模型，并在Simulink中搭建车辆整车仿真模型。在三种不同的温度下对连通式油气悬架进行特性试验，结合仿真与试验数据，结果显示：连通式油气悬架在20℃与40℃时的阻尼特性基本不变，当温度达到60℃时，悬架的阻尼特性降低，且油气悬架的仿真与试验误差增大，但曲线变化趋势相同。连通式油气悬架刚度不仅与活塞杆位移有关，并且随着温度的升高而增加，温度越高，刚度增大越快。     

温度对油气悬架性能的影响分析

在考虑了温度对蓄能器及液压油的影响条件下,兼顾油液的可压缩性、管路压缩性及阻力因素的影响,建立了油气悬架非线性数学模型。在试验台架上对油气悬架进行了不同温度条件下的动态性能测试和分析,仿真分析结果和试验测试结果是一致的,证明了数学模型的正确性。通过分析得到了油气悬挂性能随温度变化的规律。结果也表明:随着温度的升高,油液粘度减小,油气悬架的静刚度和动刚度都增大,系统阻尼力降低;温度对复原过程中位移、速度特性影响较小,但对拉伸和压缩行程中的特性影响较大;在一定的载荷作用下,悬挂油缸随着温度的升高而伸长,载荷越低伸长量越显著。     

矿用汽车前悬架瞬态和稳态侧倾特性分析

侧倾特性是影响车辆平稳运行和安全行驶的重要因素,采用理论分析、仿真模拟和试验验证相结合的方法研究某款矿用自卸车前悬架的瞬态和稳态侧倾特性。结合油气悬架理论模型和台架试验分析结果,获得单气室油气悬架的非线性刚度和阻尼特性,分析悬挂缸的主要结构参数和工作参数变化对其输出特性所产生的影响;采用图解法确定独立前悬架侧倾中心的位置。建立矿用汽车独立式前悬架的数学模型和侧倾运动动态仿真模型,对前悬架的侧倾运动特性进行分析。通过仿真模型讨论油气悬架系统的阻尼孔面积、单向阀过流面积、初始充气量对质心侧倾性能的影响。采用正交试验的方法研究前悬架的稳态侧倾特性,最后通过灵敏度获得对悬架侧倾特性最敏感的变量。结果表明:油气悬架在抗侧倾能力上明显要优于其他类型的悬架     

基于AMESim的立柱卸载冲击影响因素分析

以FDY480立柱液控单向阀为研究对象,应用AMESim软件建立了立柱系统的卸载模型,通过仿真并分析仿真结果,改变液控单向阀液控口阻尼孔直径、立柱活塞直径、立柱活塞杆及顶梁刚度,研究了该液控单向阀以及立柱的参数对立柱卸载冲击的影响.     

Design and performance research of a hydro-pneumatic suspension with variable damping and stiffness characteristics

This research proposes a novel hydro-pneumatic suspension structure based on high-speed on-off solenoid valves, which can realize two spring force modes and four damping force modes. The basic working principles of the HPS with multiple output force modes are analyzed to establish the damping and stiffness features mathematical models. Based on the parameters taken from a mine dump truck, the stiffness coefficient and damping coefficient of the proposed HPS are matched firstly, then the initial charging pressure of accumulators and the diameter of throttle valves are determined. Finally, the validity of the proposed model is demonstrated by comparing the force-displacement and the force-velocity responses of the model with the corresponding measured experimental data under a broad range of excitations.

     

双活塞杆液压缸动态性能参数影响因素的研究

论文以设计的双活塞杆液压缸为研究对象,建立了液压缸的数学模型,分析得到液压缸的动态性能参数固有频率和阻尼比与液压缸的等效质量、负载客积和液压介质的弹性模量等因素有关.研究了活塞杆伸出过程中,液压缸固有频率和阻尼比动态性能参数值的变化,对阀控缸系统和容积式调速回路系统的数学建模和分析有重要的参考价值.     

可调减振器阻尼特性试验研究

研制了基于旁通节流孔的新型节流孔可调减振器样机,试验研究了复原阀系活塞孔口直径、复原阀片数、限位阀外径、旁通节流孔直径对减振器阻尼力的影响。试验结果表明:活塞节流孔直径的减小、复原阀片数的增加和限位阀外径的增大都会导致减振器阻尼力增大,其中,活塞节流孔直径和限位阀外径对阻尼力影响较大。在旁通节流孔直径为0～4mm范围内,减振器阻尼力随着旁通节流孔直径的增大而减小,当旁通节流孔直径大于4mm后,减振器的阻尼力变化不大。压缩阻尼力受旁通节流孔直径的影响较小。试验研究结果为旁通节流孔式阻尼可调减振器的设计提供了依据。     

活塞偏心倾斜对双筒液压减振器动态阻尼特性影响分析*

考虑活塞偏心和倾斜后活塞与缸筒之间的摩擦与润滑因素,研究充气式双筒液压减振器动态阻尼特性;建立活塞偏心和倾斜的双筒式液压减振器的动态阻尼特性数学模型和动压润滑方程,求解减振器动态阻尼特性数学方程;采用雷诺空化边界条件,对Reynolds方程采用五点差分法进行离散,利用超松弛迭代法(SOR)迭代求解,得到摩擦阻尼力;分析活塞偏心距比、活塞倾斜角度,活塞倾斜时活塞运动速度、活塞半径、活塞宽度等因素对摩擦阻尼的影响,以及各摩擦因素对减振器动态阻尼特性的影响。结果表明:活塞偏心和倾斜时,随活塞速度、偏心距比、活塞倾斜角度、活塞宽度等的增加,减振器活塞与缸筒之间的油膜摩擦力均增加,而随活塞半径的增加,油膜摩擦力减小。减振器活塞发生倾斜时,会造成阻尼力的大幅增加,严重影响车辆行驶的舒适性能,且活塞速度越快,对舒适性影响越严重。     

减震器中主动控制的实现

在不改变本田雅阁车其它结构的基础上,本文应用半主动隔震原理,对其油气液减震器的主要部件--活塞杆分总成进行了改进,使活塞阀片阻尼器上的节流孔的大小随路面的起伏而自动调整,产生随车驾垂向速度变化的减衰力。经过验证,改进后的减震器的性能和寿命都得到了较大提高。     

电比例斜盘式恒压柱塞泵的联合仿真与特性研究

为了研究电比例斜盘式恒压柱塞泵的动静态特性，在分析其工作原理、运动特性和流量特性的基础上，利用SimulationX软件搭建恒压泵的机械、液压联合仿真模型进行研究，分析了变量缸大小腔直径比、变量缸弹簧刚度和主控压力阀的阀芯直径对恒压泵动态特性的影响。研究结果表明：电比例斜盘式恒压柱塞泵泵具有良好的动静态特性；主控压力阀阀芯直径越大，压力稳态值越接近设定压力值；弹簧刚度的增大和变量缸大小腔直径比值的减小都会提高恒压泵的动态响应速度，但超调量也会随之增大。     

车辆电液馈能型互联悬架特性分析

为了提高馈能悬架的能量回收效果及动力学性能,提出了一种车辆电液馈能型互联悬架结构。根据流量/压降之间的关系,建立了整车7自由度与电液馈能型互联悬架的耦合数学模型,通过正弦激励对车辆电液馈能型互联悬架进行阻尼特性和馈能特性仿真。以四轮随机路面为输入,分析悬架对车辆的平顺性、行驶稳定性的影响。结果表明：阻尼力、馈能功率与激励频率、幅值成正比,馈能功率波动与之成反比,馈能效率随幅值、频率增大而先增大后减小;随机路面下,与被动悬架相比,电液馈能型互联悬架的俯仰模式、侧倾模式均可以改善动力学性能的同时实现振动能量的回收。