越野车用两级压力式油气弹簧的建模与仿真

两级压力式油气悬架可有效地解决传统单气室油气悬架在不同载荷状态下的动力学性能矛盾。为进一步提高越野车辆的行驶性能,提出一种越野车用两级压力式油气弹簧,建立考虑油液压缩性的油气弹簧非线性数学模型,并通过台架试验验证数学模型的准确性。建立1/4车辆模型,在随机路面激励下进行平顺性仿真。结果表明,良好路面的满载工况和一般路面的空载工况下,相对于单气室油气悬架,两级压力式油气悬架的车身加速度均方根值分别下降了20.1%和10.7%,轮胎动载荷均方根值分别下降了36.8%和10.4%,两级压力式油气悬架的动行程均方值分别增加了11.8%和1.9%,其撞击限位块的概率小于0.1%,能够满足车辆的使用要求。     

油气悬架在全液压底盘上的应用与建模

为克服传统的弹簧悬架系统线性特性的缺点,在全液压底盘上采用先进的油气悬架技术。油气悬架系统具有非线性的变刚度特性和变阻尼特性,有助于提高车辆的平顺性和稳定性。根据车辆工作要求,对悬架系统进行部分参数计算,为油气悬架的设计提供理论依据。根据双缸耦连物理模型,建立刚度特性和阻尼特性的非线性数学模型,为油气悬架的参数选择和优化奠定基础。合理地选择油气悬架系统的工作参数,将会进一步提高车辆的平顺性和稳定性。     

多轴工程车辆油气悬架系统参数仿真

建立了多轴越野车辆的平面力学模型,对其参数进行了计算机仿真,仿真参数包括悬架弹簧变刚度和变阻尼,分析涉及的车辆模型有弹簧悬置的车体和4个车桥,研究了车辆系统的6个自由度的运动方程及动态特性,分析了车辆在粗糙路面上的油气弹簧刚度和阻尼特性的非线性变化规律,获得了多轴车辆的悬架系统在路面激励下的响应特性,提出提高车辆平顺性的途径．     

固定缸简式油气弹簧动态特性研究与分析

主要结合某型履带多轴车辆油气弹簧的设计,分析固定缸筒式油气弹簧的刚度和阻尼非线性动态特性,推导出油气弹簧的动态特性表达式,经验证计算结果与台架试验结果相吻合,验证了表达式的准确性,为油气弹簧的性能分析提供了简便准确的计算方法。并进一步说明了油气弹簧的刚度渐升特性和阻尼的非线性有益于提高履带车辆越野机动性和平顺性,从而阐明油气弹簧在履带多轴车辆的重要地位。     

固定缸筒式油气弹簧动态特性研究与分析

主要结合某型履带多轴车辆油气弹簧的设计,分析固定缸筒式油气弹簧的刚度和阻尼非线性动态特性,推导出油气弹簧的动态特性表达式,经验证计算结果与台架试验结果相吻合,验证了表达式的准确性,为油气弹簧的性能分析提供了简便准确的计算方法.并进一步说明了油气弹簧的刚度渐升特性和阻尼的非线性有益于提高履带车辆越野机动性和平顺性,从而阐明油气弹簧在履带多轴车辆的重要地位.     

空气弹簧动态特性拟合及空气悬架变刚度计算分析

为深入研究车辆空气悬架的性能,在悬架系统动力学模型的建立和仿真计算过程中,需要考虑空气弹簧的刚度随弹簧载荷和工作高度改变而变化的特点。根据空气弹簧的动态特性试验数据构成一簇有规律曲线的特点,分别以弹簧工作高度和初始载荷为自变量进行两次曲线拟合,用非线性曲线拟合方法代替气体状态方程,得到空气悬架使用条件下空气弹簧的刚度工作曲线方程。在悬架半车离散状态空间模型仿真的每个计算步长开始时,随悬架动挠度的实时状态来确定模型中空气弹簧的刚度计算数值,从而达到对空气悬架进行变刚度仿真分析的目的。采用此方法计算的某客车空气弹簧气压瞬态响应与滚下法悬架固有频率试验时测到的空气弹簧气压曲线更接近,提出的空气弹簧变刚度特性拟合处理和悬架模型变刚度仿真方法有效。     

登高平台消防车油气悬架系统匹配及建模

为了克服传统的弹簧悬架线性特性的缺点,在登高平台消防车上采用先进的油气悬架技术。该研究根据车辆工作要求,对悬架系统进行了参数匹配计算,为油气悬架的设计提供了理论依据。根据双缸耦连物理模型,建立了刚度特性和阻尼特性的非线性数学模型,为油气悬架的参数优化奠定了基础。合理地选择油气悬架系统的工作参数将会进一步提高车辆的平顺性。     

重型挂车油气弹簧平衡悬架系统设计

车辆油气悬架系统是决定车辆行驶过程中平顺性,在车辆的行驶过程中提供操作稳定性。油气弹簧是汽车油气悬架的不可缺少的一部分,在对油气弹簧进行系统分析时,对于提高自主研发油气弹簧的能力并且改善油弹簧的质量具有重要意义。本设计对油气弹簧平衡悬架的特点,油气弹簧及平衡悬架的结构和设计研究方法进行阐述。     

基于加速度校正的油气悬架系统位移特性分析

对矿用车辆油气悬架系统进行运行工况下的测试及分析。分别在悬架缸上、下侧布置4路加速度传感器,在悬架缸活塞腔设置2路压力传感器,通过加速度传感器以及FFT-DDI技术得到悬架缸的位移时程曲线,通过压力传感器得到车辆负载的变化,并实测悬架系统的位移特性。结果表明,油气悬架刚度具有明显的非线性,在随机路面激励的作用下,刚度随负载的变化幅度并不大,车身高度随负载的变化很小,可极大地提高车辆的通过性能。     

基于AMEsim和Simulink的油气悬架仿真与试验

针对越野车辆减振阻尼阀散热及控制响应滞后的问题,设计了利用外置电液比例溢流阀调节阻尼特性的新型油气悬架。基于AMEsim软件建立油气悬架仿真模型,并利用外特性试验验证AMEsim仿真模型的正确性,在此基础上分析相关参数对悬架刚度和阻尼特性的影响。将所建油气悬架模型应用于车辆振动的半主动模糊控制仿真研究中,随机路面激励下的仿真分析结果表明,车辆行驶平顺性各项指标得到提升,模糊控制效果明显,验证了通过调节溢流阀电流来提高油气悬架性能的可行性。     

汽车悬架弹簧多级减振刚度的应用性能分析

介绍了汽车非线性减振悬架的性能特点.根据非线性悬架特点设计了一种四级减振刚度弹簧;根据非线性曲线的特点,把汽车的不同工况分解为四减振区域,并分别把每一个减振区域匹配出不同刚度的线性弹性刚度,相当于用一次曲线去逼近空气弹簧的多次刚度曲线,这样就能得到吸振能力非常接近空气弹簧的弹性特性.进一步计算了四级减振刚度悬架汽车的减振频率、静挠度、振幅、阻尼特性.计算结果表明,四级减振刚度悬架比单刚度悬架舒适性能有很大的提高.     

特种车辆油气弹簧漏气故障的识别与预测

针对特种车辆实现基于状态的维修和自主保障需求,首次对特种车辆悬挂系统的核心部件油气弹簧进行了基于数据驱动方法的状态识别和故障预测研究。对油气弹簧的主要故障模式和机理进行了分析,针对发生频率最高的漏气故障,提出了一种适用于不同工况下的基于相同位移下气压变化的特征提取方法。提出了一种基于支持向量分类机和回归机的故障识别和预测框架,采用该框架能适应实车应用环境的要求,无需增加额外传感器,只利用车辆现有的测试环境就能实现油气弹簧漏气故障的实时监测和预防性维护,与其他基于振动信号的方法相比更具有实用性。在试验室内进行了模拟状态退化试验,利用采集的数据验证了方法的可行性,可用于特种车辆油气悬架的在线状态监控和预测。     

油气状态对车辆油气悬挂特性影响建模分析

油气悬挂内部的油液和气体并非绝对的理想状态,而是随着压力变化发生溶解或析出,对悬挂输出特性影响较大。基于此,提出真实气体状态方程,建立考虑气体溶解与析出特性的油气悬挂分析模型。运用Simulink仿真分析模型和油气悬挂性能分析试验台,选取冲击载荷、周期激励及正弦小振幅扫频激励等工况,分析油气悬挂的簧上质量位移和压力响应特性。结果表明:冲击载荷作用1.5 s左右达到平衡状态,试验和仿真平衡位置误差小于3%;周期性激励作用下,运动位移和气体压力的仿真结果与试验测试数据一致,位移最大误差范围在1 mm内,气体压力响应误差范围在0.06 MPa内。扫频激励作用下,系统性能满足要求,试验结果和仿真分析变化趋势基本一致。考虑气体溶解与析出特性的数学模型对油气悬挂设计具有一定的指导意义。     

动静压气体轴承-柔性转子系统的动力学特性

针对高速动静压气体轴承 柔性转子系统中存在的气膜振荡现象,考虑轴承供气压力对轴系动力学特性的影响,开展了转子系统动力学特性的实验研究。采用模态实验分析的方法,得到了转子临界转速区域,为升速实验方案的制定以及气膜振荡机理的分析提供依据。采用分岔图、三维谱图、轴心轨迹等非线性振动测试与分析方法,研究了供气压力对气膜振荡特性的影响。实验结果表明,轴承供气压力对转子的升速响应和失稳门槛转速有着重要的影响。随着供气压力的增加,消除了二阶模态气膜振荡,同时,变轴承供气压力方案下1阶模态气膜振荡的幅值比0.4 MPa下1阶模态气膜振荡的幅值小。另外,较高的轴承供气压力能够提供较大的轴承直接刚度,因此,平动、锥动以及1阶弯曲固有频率随轴承供气压力的增加而增加。     

汽车分段线性悬架系统的运动稳定性分析

运用稳定性理论,针对由1/4车体建立的分段线性汽车悬架系统的运动微分方程,分析了其周期解的运动稳定性,得到了共振响应的稳定区域。并分析了车辆在行驶过程中随外激振频率以及外激振力变化的运动特性。讨论了非线性弹簧刚度、缓冲簧间隙等参数对周期解稳定性以及汽车分段线性非线性悬架的运动稳定性的影响。为汽车悬架系统振动的参数识别,优化设计和合理控制提供了理论依据。     

斯特林发动机配气活塞气体的作用效应

为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机配气活塞的运动特性,对动力活塞固定不动时的配气活塞的气体作用效应进行了分析,并设计了配气活塞的单独运动实验,在此基础上提出了配气活塞固有频率的计算式。分析了工作腔压力波超前与滞后配气活塞位移两种情况下受到的气体力的作用情况,采用旋转矢量法阐述了气体力的作用机理。当压力波超前或滞后活塞位移小于90°时,认为一部分气体力发挥了气体弹簧的作用,使系统固有频率增大;当压力波超前或滞后活塞位移大于90°但小于180°时,认为一部分气体力发挥了惯性力的作用,使系统固有频率减小。热源温度越高,系统的固有频率越小。利用本实验室的一台自由活塞斯特林发动机进行实验,验证了上述气体力作用的效应与规律,且利用此理论计算了系统固有频率的准确性。     

基于垂向性能研究的新型悬架参数设计

设计了一种用于四轮独立转向独立驱动电动轿车的独立悬架,该悬架采用双横臂、螺旋弹簧结构,悬架连接带轮毂电机的大质量电动车轮。对悬架系统进行简化,建立了悬架二自由度振动模型,采用均方根值分析方法,计算出振动系统的频率响应函数及振动响应的均方根值(包括车身加速度均方根值、车轮相对动载荷均方根值及悬架动挠度均方根值),基于悬架参数对电动车辆垂向性能的研究,提出了新型悬架弹簧刚度和减振器阻尼系数的设计方法,结合仿真及实验验证了设计方法的合理性。     

自由活塞斯特林发动机动力活塞气体作用效应

为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机动力活塞的运行特性,找到提高自由活塞斯特林发动机效率的方法,对配气活塞固定不动时的动力活塞的气体作用效应进行了理论分析,并设计了动力活塞的单独运动实验,在此基础上提出了动力活塞自然频率的计算公式。研究了压缩腔压力波超前与滞后动力活塞位移两种情况下动力活塞受到的气体力的作用情况,采用旋转矢量法阐述了气体力的作用机理。当压力波超前或滞后活塞位移小于90°时,一部分气体力发挥了气体弹簧的作用,使系统自然频率增大;当压力波超前或滞后活塞位移大于90°但小于180°时,一部分气体力发挥了惯性力的作用,使系统自然频率减小,且热源温度越高,系统的自然频率越大。利用本实验室的一台自由活塞斯特林发动机进行实验,验证了上述气体力作用的效应与规律,利用此理论计算系统自然频率和实验相差不超过2%,使得斯特林发动机成功启动。     

螺旋弹簧悬架车辆振动的波动理论建模及频响分析

针对车辆建模不能完全反映高频振动的情况,应用古典振动理论及冲击波动理论,对螺旋弹簧悬架车辆的振动进行模拟并对响应进行分析。提出用冲击波动力学分析车辆振动的理论依据,推导螺旋弹簧应力波波阻的表达式,由此建立车辆的波阻力及变形力振动模型。通过冲击波影响螺旋弹簧的长度及其对应的质量,建立了螺旋弹簧惯性力及变形力车辆振动模型,综合多种因素,建立螺旋弹簧悬架车辆振动的波动理论模型,探讨了模型的求解方法,并对各种模型从理论和解法两个方面进行对比。仿真验证冲击波动理论模型与古典振动理论模型在低频段的一致性及弥补后者不能表达高频振动的缺陷。提出了在波动理论下螺旋弹簧多参数的应用方法及悬架高频响应的模拟方法。     

由传动轴引起的整车振动研究与解决

汽车本身就是一个具有质量、弹性和阻尼的振动系,各部分的结构、特性决定了它的固有频率,在行驶中,车速、车轮、发动机、传动系的精度、旋转件的不平衡及悬挂系统的减振阻尼效果等都会形成激振源,当激振与整车的固有频率接近时,引起整车共振。针对国内某款车型在开发过程中出现的传动系问题,从控制零件配合尺寸、装配方法及相关子零件的参数控制等方法解决问题,从而降低汽车噪声及振动,同时也为汽车工程技术人员在汽车开发过程中提供借鉴。