空气弹簧帘线参数对刚度特性影响的显著性

基于某重卡车用悬架空气弹簧,针对其材料、几何、接触、气固耦合等非线性力学特性,采用Abaqus软件建立空气弹簧的有限元模型,对其垂向静态力学特性进行仿真分析,并采用正交实验法分析帘线材料、帘线布置角度、帘线网格间距、帘线横截面积和帘线层数对其垂向刚度的影响。结果表明:帘线材料及结构参数对空气弹簧的垂向刚度有很大的影响,其中帘线布置角对空气弹簧的垂向刚度影响最显著,帘线截面面积和帘线层数对其刚度影响一般,帘线弹性模量和帘线间距对其刚度影响较小。     

帘线参数对橡胶空气弹簧垂向刚度的影响研究

采用ABAQUS软件建立了某型号橡胶双曲囊式空气弹簧的有限元模型。从囊体材料、几何形状、材料接触及气固耦合作用方面论述了空气弹簧的非线性特性,并对双曲囊式空气弹簧的垂向弹性特性进行了灵敏度分析。首先,运用正交实验法设计了空气弹簧弹性特性实验,研究了帘线参数对双曲囊式空气弹簧垂向弹性特性的影响;其次,运用极差分析及方差分析法对帘线层的各项参数进行了优化设计。结果表明：帘线层数对空气弹簧垂向刚度影响最为显著;帘线角度对空气弹簧垂向刚度也有一定的影响;弹性模量、帘线间距和帘线半径对空气弹簧垂向刚度影响较小。     

帘线层参数对空气弹簧性能的灵敏度分析

回顾商用车空气弹簧的发展和研究概况。运用有限元方法在ABAQUS软件中建立空气弹簧的模型,并对其弹性特性进行仿真计算。在所建有限元模型中,用Rebar单元模拟帘线复合材料,用符合流体静力学条件的流体单元模拟空气弹簧内部的压缩气体。通过将仿真结果与在MTS831弹性元件测试系统中的空气弹簧弹性特性试验结果进行对比,验证静态仿真可行性和精确性。对空气弹簧的初始内压和帘线层的各项设计参数进行灵敏度分析,结果表明,帘线角和帘线间距对空气弹簧静态特性的影响较大,二者均为较容易改变的设计参数;帘线角和帘线层数对空气弹簧动态特性的影响较大。分析结果可为同类空气弹簧的设计与优化提供参考。     

专用车膜式空气弹簧特性研究

对专用车空气悬置进行适应性改型,根据气体状态方程,得到膜式空气弹簧刚度与固有频率的表达式,研究了膜式空气弹簧初始气压、初始容积和有效面积对刚度特性的影响。结果表明,专用车膜式空气弹簧的刚度呈非线性,其固有频率在车桥载荷变化范围内保持基本稳定,适于载荷变化大的专用车悬置使用。     

带附加空气室空气弹簧动刚度试验研究

以美国凡士通（Firestone）公司的1T15M-2型膜式空气弹簧为基础,构建带附加空气室的空气弹簧,实验研究不同激励频率条件下空气弹簧动刚度随主、附气室之间节流孔孔径变化的规律。研究发现,当节流孔孔径在Φ5mm～015mm范围内变化时,空气弹簧动刚度随节流孔孔径的变化而变化,小于Φ5mm,附加空气室基本不起作用;大于Φ15mm后,再增大孔径,空气弹簧的动态响应基本不变。该研究结果对促进刚度连续可调的空气悬架系统的研究与开发有重要意义。     

高速动车组空气弹簧垂向动态特性研究

建立空气弹簧的气动流体力学模型,并推导空气弹簧垂向特性与其回滞曲线几何特征的关系式。基于该气动模型,通过静态及动态仿真试验,着重研究橡胶气囊体积、附加空气室体积及节流孔直径三个结构参数与空气弹簧垂向静态刚度、动态刚度及阻尼特性的关系。在此基础上,使用包含该空气弹簧气动模型的高速动车组整车动力学模型,进一步研究空气弹簧结构参数对车辆垂向平稳性的影响规律。计算结果表明,增大橡胶气囊体积可有效改善车辆垂向平稳性;附加空气室体积达到一定值时,进一步增大对提高车辆垂向平稳性作用不大,应保证附加空气室容积至少为35 L;随着节流孔直径的增大,车辆垂向平稳性指标首先快速减小然后缓慢增大,说明节流孔直径存在一较优取值范围,约为15~25 mm,使车辆垂向平稳性达到最佳。     

空气弹簧悬架系统控制模型研究

随着对乘坐的舒适性和行驶的平顺性的要求越来越高,车辆空气悬架系统由于其优越的性能逐渐的应用到车辆系统中。依靠电子技术和控制技术的发展,要求汽车空气悬架系统逐步电控智能化。具体而言,空气悬架系统可利用刚度和阻尼可变来适应不断变化的路况,进而改善车辆行驶的平顺性、操纵稳定性等性能。基于空气弹簧的结构和力学特性,首先介绍其在车辆系统中的结构原理和类别,然后通过热力学的知识,对它的刚度和频率力学特性进行理论推导,进一步设计PID控制器,之后建立空气弹簧的控制数学模型,用MATLAB/Simulink进行仿真,最后通过评价指标,对比传统悬架发现空气悬架控制模型能有效的提升悬架性能。     

空气弹簧座椅建模与性能分析

以客车为研究对象,建立路面激励模型和空气弹簧座椅模型以及空气弹簧座椅系统仿真模型,分析座椅悬架仿真图中人体的振动情况和舒适度。仿真结果分析表明,空气弹簧座椅能够有效地衰减传到人体的振动,其仿真性能优于螺旋弹簧。     

空气弹簧悬架的鲁棒控制仿真研究

分析基于空气弹簧的空气悬架系统,建立了车辆二自由度动力学模型,用Matlab计算出车身垂直振动加速度均方根值。构建了以加速度均方根值为目标函数的刚度阻尼匹配模型,对空气悬架的阻尼进行了优化匹配。仿真结果表明,车辆的行驶平顺性可明显改善。     

单气室变截面空气弹簧刚度特性及影响因素分析

研究膜式空气弹簧的刚度特性,分析影响膜式空气弹簧刚度的因素。活塞形状是影响膜式空气弹簧的主要因素,不同的活塞形状对应着不同的刚度特性。膜式空气弹簧的刚度特性没有统一的标准,每种活塞形状都有相对应的刚度特性。基于膜式空气弹簧的这种特点,推导出曲线回转体空气弹簧的刚度公式。其中,活塞作用高度与空气弹簧位移的关系是推导单气室变截面空气弹簧刚度特性的关键因素,提出分段推导活塞作用高度与空气弹簧位移关系的方法。在建立单气室变截面空气弹簧的模型过程中,分析活塞结构尺寸变化对单气室空气弹簧刚度特性的影响。在空气弹簧基本结构尺寸确定的条件下,活塞内锥角和活塞高度变化是影响单气室变截面空气弹簧的主要因素。     

仪用空气弹簧隔振台固有频率的研究

超精密测量对环境振动要求非常严格,其仪器设备中多安装隔振装置。针对课题组圆度仪中使用的仪用小型空气弹簧隔振台,采用理论方法研究其固有频率。首先简化隔振台振动模型,根据该隔振台中约束式膜式空气弹簧的特定结构及相关理论,建立单个空气弹簧数学计算模型,获得单个空气弹簧刚度特性与其垂向变形量x的关系式,最终求得隔振系统的固有频率;同时利用压电式加速度传感器设计振动测试试验,对采集到的加速度信号进行预处理、积分运算、频谱分析,获得该系统的固有频率,两者对比,误差不超过10%,达到预期研究目标。为理论上研究该隔振平台的隔振性能及其耦合振动情况提供理论基础,也对其他类似结构的空气弹簧刚度特性的计算有一定参考意义。     

空气弹簧模型研究

基于空气动力学、流体力学及工程热力学等理论建立一种包括节流孔、连接管路和各个气室的空气弹簧非线性动力学模型(TPL-ASN模型)。利用SIMPACK动力学仿真软件及自行编写的空气弹簧动态特性仿真软件ASDS分别建立包含等效模型、线性模型和TPL-ASN模型的1/4车动力学仿真模型,并对某高速动车组空气弹簧进行不同激励幅值和频率下的动态特性仿真分析,将仿真计算获得的动刚度、阻尼比和传递比与试验结果对比。结果表明,等效模型和线性模型的仿真结果与试验结果差别较大,不能准确反映动刚度、阻尼比和传递比的幅变特性和频变特性,而TPL-ASN模型仿真结果与试验结果吻合度较高,能准确地反映动刚度、阻尼比和传递比的幅变特性和频变特性,表明所建立的TPL-ASN模型能够准确地模拟空气弹簧真实的非线性特性。     

基于有限元法空气弹簧参数对其垂向刚度的影响

空气弹簧成为汽车悬架系统之中弹性元件,以其优良的减振性能在汽车、高速列车等悬挂系统中得到越来越广泛的应用。考虑其橡胶材料的非线性、气囊分层的非线性以及接触非线性等问题在ansys中建立空气弹簧有限元模型,并进行了垂向刚度静载荷模拟分析,通过了实验数据比较验证,然后对影响弹簧垂向刚度的参数--气囊内压、帘线角、帘布层厚度,帘布层层数进行分析,为空气弹簧性能的研究及新产品开发提供了一种较好的、经济可行的途径。     

空气弹簧调平系统研究

空气弹簧隔振系统应用于超精密加工设备,其姿态倾斜将为超精密加工引入误差。针对超精密机床采用气浮导轨、气浮主轴刚度相对液压主轴较低、抵抗空气弹簧的倾斜能力较差的特点,建立机床倾斜的数学模型,分析倾斜对加工精度的影响,得到系统需要的调平精度。根据计算的充/放气量,设计调平控制系统控制四点支撑空气弹簧系统中的三点,保持机床的水平复位精度达到±0.02mm以内。该调平控制系统可以根据气浮导轨运动速度,实现空气弹簧隔振系统的主动控制。     

空气弹簧大客车前悬架的前轮定位参数仿真研究

空气弹簧具有变刚度、高吸振、低噪声等优良特性,现在正被广泛应用于各种高档类型车辆.对豪华大客车用空气弹簧的特性进行了计算分析,结果表明,空气弹簧在多种载荷工况下特性曲线具有相似性,说明一种空气弹簧适合于多种载荷的汽车.同时,利用ADAMS/CAR软件,对空气弹簧大客车前悬架进行运动学特性仿真分析.     

空气弹簧隔振地基自动调平系统研究

空气弹簧隔振地基应用于超精密测量,其姿态倾斜将为超精密测量引入误差。本文针对四点支撑的空气弹簧隔振地基设计自动调平控制系统,建立隔振地基数学模型并根据其多点耦合特性提出一种解耦调平方案。根据倾斜角度的大小,本系统采用恒速调节区、比例脉冲区、微调区三阶段调平控制方式。实验表明,该自动调平系统可在120s内将空气弹簧隔振地基调平,精度0.01°,分辨率0.001°,稳定时间12h,达到系统设计要求。     

车用膜式空气弹簧静特性试验研究

以Firestone 1T15M-2膜式空气弹簧为基础,建立了空气弹簧静特性试验测试系统,利用试验的方法获取了空气弹簧的变形量与载荷、变形量与内压、变形量与有效面积的静特性曲线.分析试验结果表明,空气弹簧静刚度随气囊内气压的增大而线性增大;膜式空气弹簧在变形较小时,其刚度基本呈线性,当变形量加大,刚度非线性明显.以空气弹簧平衡位置为中心的60mm振动行程范围内,空气弹簧有效面积基本保持不变,当弹簧变形超过此行程,弹簧拉伸阶段,有效面积迅速下降,弹簧压缩阶段,有效面积迅速增大.在同一弹簧高度下,弹簧初始内压的变化对空气弹簧有效面积的影响不大.     

空气弹簧二维加载静态性能试验机及其应用

介绍了空气弹簧二维加载静态性能试验机的性能、结构、特点与应用。     

非线性空气弹簧数学模型的研究

为了建立既贴切实际又便于计算的空气弹簧力数学模型,考虑到空气弹簧的非线性变刚度特性,对空气弹簧的刚度特性和力进行了理论分析。结果表明非线性恢复力是空气弹簧位移的三次多项式;同时,根据车型匹配的空气弹簧型号和数据表,运用MATLAB/Simulink软件进行了多项式和径向基函数曲线拟合,建立了非线性空气弹簧多项式模型并对其进行了验证,多项式拟合仿真结果与实际试验结果相符合,比较真实地反映了空气弹簧的非线性变刚度特性,而且多项式拟合残差值比径向基函数拟合残差值小,从而证明了非线性空气弹簧多项式模型的正确性,为后续悬架系统模型的建立及控制策略的研究打下坚实的基础。     

囊式空气弹簧刚度特性研究

弹簧刚度作为空气弹簧最重要的参数,是隔振系统设计的基础。以囊式空气弹簧为研究对象,在深入分析空气弹簧受力及囊体材料特性的基础上推导了刚度计算模型,并分别对影响空气弹簧刚度的各个因素进行了仿真分析。仿真结果显示,空气弹簧的刚度主要由工作高度、工作压力决定,但囊体材料特性、加载方式等因素也会对空气弹簧的动态特性产生一定的影响。该模型可为囊式空气弹簧提供一种准确性高、实用性强的计算方法,对空气弹簧隔振系统分析计算具有一定的指导意义。