刚度和阻尼可调前桥油气悬架的设计

根据CF700型号拖拉机前桥悬架的参数要求,设计一种刚度和阻尼均可调的油气悬架系统。建立油气悬架刚度和阻尼的数学模型,计算油气弹簧的结构参数,仿真研究油气弹簧不同工作状态下的动刚度、阻尼力和输出力的特性以及各结构参数变化对油气弹簧输出力特性的影响。结果表明:油气弹簧液压缸有杆腔和无杆腔连通时阻尼力和悬架输出力较小,两腔分离时阻尼力和悬架输出力较大,通过调节两腔连通时节流面积的大小,可以调节悬架阻尼力和输出力;通过额外连通一个蓄能器,明显减小了油气弹簧的动刚度和悬架的输出力;比例阀节流孔径的大小影响悬架的阻尼力和输出力,节流孔径越大,悬架阻尼力和输出力越小。所设计的油气弹簧可以实现悬架"软"、"硬"状态的切换,并能在一定范围内对悬架刚度和阻尼进行调节。将油气悬架的刚度和阻尼系数线性化后代入振动仿真模型,得到前桥悬架拖拉机座椅安装位置垂向振动加速度均方根值、俯仰振动角加速度均方根值及前轮动载荷均方根值分别降低了9.2%、42.4%、70.3%,提高了拖拉机的行驶安全性和乘坐舒适性。该研究为后期开发半主动油气悬架提供重要理论依据。     

基于AMESim双缸连通式油气悬架性能参数影响分析

连通式油气悬架对于消除不平路面对车架的过大载荷和实现较好的侧倾特性具有重要意义,在不断朝着大吨位和高行驶速度方向发展的工程车辆上应用普遍。以连通式油气悬架作为研究对象,采用试验和仿真相结合的方法,研究油气悬架阻尼孔两端压差和活塞杆受力情况。建立油气悬架的数学模型,找出影响性能的参数;搭建双缸连通式油气悬架试验台,通过改变阻尼孔规格、油缸运动速度、蓄能器充气压力、两缸相位差等参数,在试验台上进行双缸连通油气悬架试验,分析不同参数对油气悬架阻尼孔两端的压差变化情况和活塞杆的受力情况的影响。基于AMESim建立双缸连通式油气悬架模型,对比仿真结果与试验结果,修正模型参数,最终搭建双连通式油气悬架在不同工作状况下的分析模型,分析方法和分析结果可指导油气悬架的设计研究。     

油气悬架系统振动衰减特性分析

为研究油气悬架系统振动衰减规律,得出振动衰减特性,根据油气悬架系统结构特征,在考虑等温平衡过程和快速加载过程的基础上,建立油气悬架系统弹性力数学公式和阻尼力数学公式,利用能量守恒原理推导出油气悬架系统振动数学模型。通过数值计算仿真及试验研究,得出油气悬架系统自身振动衰减规律及有关结构参数对衰减规律的影响情况。结果表明:仿真结果与试验结果基本一致,油气悬架系统对振动的衰减幅度呈现出周期性递减趋势,大部分振动能量在激励后的前两个振动周期被消耗掉;悬架结构参数的改变不仅影响振幅衰减程度,而且影响振动衰减周期。     

悬挂缸倾斜的连通式油气悬架刚度特性研究

油气悬挂缸的安装角度对连通式油气悬架刚度特性具有重要影响,从悬挂缸安装角度出发,推导了连通式油气悬架系统的理论刚度计算公式,并利用MATLAB建立了其模型。利用ADAMS和AMESim建立了相应的联合仿真验证模型,并搭建了实验测试平台。针对连通式油气悬架系统进行了侧倾刚度和垂直刚度的理论计算、仿真和实验测试,通过理论计算、仿真和实验测试结果的对比分析,证明了理论计算公式的正确性。在此基础上,分析了悬挂缸不同安装角度的侧倾和垂直刚度特性。分析结果表明:随着悬挂缸安装角度的增大,连通式油气悬架的侧倾刚度减小,侧倾刚度的非线性特性变弱,其垂向刚度增大。     

基于Simulink的油气特性对油气悬架性能影响分析

油气悬架的特性是由内及外的,内部物质的状态很大程度上决定了悬挂对外界输入的响应。基于油气悬架的结构特点,考虑气体在油液中的溶解和掺混、油液经小孔节流产生的气体和密封圈的摩擦力,建立油气悬架非线性数学模型。基于Simulink搭建分析模型,对油气悬架工作过程进行分析,对不同频率激励的响应、气体压力变化进行对比分析,并对单向阀阻尼孔参数的改变及气体溶解于油液的特性对油气悬架外特性的影响进行分析。分析结果可知:单向阀尺寸的改变对油气悬架在持续正弦激励下的外特性影响较小,而阻尼孔的尺寸对其影响较大;气体溶解于油液的特性会影响油气悬架的外特性,油气不分离式油气悬架的溶解特性可以降低悬架输出力的振动幅度,使得悬架内部状态更平稳,有效提高整个系统的可靠性。     

油气悬架阻尼数学模型对比分析

当前针对油气悬缸动力学特性的研究中,弹性力主要采用多变气体状态方程建模,阻尼力则采用薄壁小孔理论建模,由于真实情况中阻尼孔和单向阀的过流厚度都并非薄壁,而是具有一定的厚度,采用薄壁理论会导致模型在一定程度上失真,所以采用短孔过流理论建立阻尼模型,并考虑入口和出口的局部水头损失,重新构建油气悬缸动力学模型。通过施加真实道路采集的振动信号,对比了1/4悬架系统的两种阻尼力模型下的响应与真实的悬缸上支点加速度数据的平均绝对误差MAE和均方根误差RSME,验证了两个模型在低频范围都能较好模拟悬架振动,但中高频存在明显缺失,而短孔过流理论模型在频域上更逼近真实值。     

单气室油气弹簧阻尼特性分析

针对单气室油气弹簧阻尼特性问题,基于薄壁小孔理论和海根-波斯勒公式分别建立了两种阻尼结构的油气弹簧系统阻尼力的数学模型。利用Matlab Simulink软件仿真,研究了油气弹簧系统结构参数和激励参数的变化对其阻尼性能的影响。研究结果表明,油气弹簧系统示功图所围面积随激励参数和环形腔E面积增大而增大,而随阻尼孔节流面积增大而减小;外界激励参数的改变对系统速度特性曲线基本没影响;速度特性的非线性揭示了油气弹簧系统阻尼的非线性。研究结果可以为类似结构设计提供参考。     

连通式油气悬架导弹发射车道路友好性联合仿真研究

为降低某四轴连通式油气悬架导弹发射车行驶时对路面的损伤程度,对导弹发射车的道路友好性进行了联合仿真研究。基于油气悬架发射车1/4模型,推导了其6自由度动力学方程,采用滤波白噪声法构建路面激励,建立了考虑轮胎非线性特性的ADAMS/Simulink/AMESim联合仿真模型,以"95百分位四次幂和力"作为评价指标对道路友好性进行深入分析。研究结果表明:蓄能器初始充气压力、容积和阻尼孔径对道路破坏系数有较大影响;车速升高时,较好路面的道路破坏系数增加缓慢,然而对于低等级路面,道路破坏系数会显著增大;在合理的范围内,选择较低的轮胎刚度可以提高道路友好性。     

油气悬挂系统特性分析及其动态仿真研究

本文分析了车辆油气悬挂系统的基本特性包括阻尼特性,变形特性,刚度特性和频率特性等。采用功率键合图法建立系统的动态模型,利用数字仿真方法研究车辆在路面不平度激励下的振动响应,分析各参数对振动性能的影响,并针对独立式和连接式两种悬挂形式作了性能比较。     

轻型高机动火箭炮连通式油气悬架发射振动性能

针对新一代超轻型高机动火箭炮发射过程中的冲击作用对车身垂直振动的影响,基于两轴连通式油气悬架,建立四自由度1/2整车的数学模型,并用AMESim软件搭建纯轮胎支撑、混合支撑和纯支腿支撑3种方式下的发射仿真模型。结果表明：在纯轮胎支撑下火箭炮系统的响应较差,车身的垂向位移和垂向加速度的幅值较大,不利于火箭炮发射,而在混合支撑和纯支腿支撑条件下系统响应较好。     

基于AMESim的重型车辆油气悬架振动特性仿真研究

介绍一种重型车辆油气弹簧的结构,建立油气悬架系统的非线性阻尼数学模型和单轮两自由度振动数学模型.在此基础上,应用AMESim软件建立油气悬架系统的单轮两自由度仿真模型,分析阻尼孔过流面积的变化对车身振动的影响.结果表明:阻尼孔过流面积的大小与车身振动的衰减与冲击关系极为密切,设计出合理的阻尼孔直径,能有效地保持行车的平...     

基于正交试验工程车辆油气悬挂优化设计建模分析

油气悬挂因为结构简单且具有良好的非线性变刚度和变阻尼特性,其应用非常广泛。根据单气室油气悬挂的结构特点对其进行参数化,利用四分之一车辆振动系统进行试验设计分析,确定对车辆振动性能影响最大的结构参数和结构参数之间的组合;进行结构性能参数优化分析,分析车辆振动性能达到最优时,结构参数的分布情况和分布规律。利用正交试验法对油气悬挂设计参数进行优化,同时结合油气悬挂数学模型,提出利用活塞和阻尼孔与活塞杆直径之比、单向阀当量直径与阻尼孔直径之比等3个参数来简化设计过程。分析油气悬挂参数对车辆行驶平顺性和操作安全性的影响趋势和以影响程度为衡量标准的影响顺序,从而确定主要因素和相对次要因素,对油气悬挂进行参数优化。从分析结果可知:悬架的初始位置对油气悬挂性能影响最大,其次为活塞与活塞杆直径之比;设计变量对目标的影响大小依次为:x_0λ_1τ_2τ_1d;在悬挂设计过程中,λ_1与τ_1能取值使得目标函数值达到最小,d与τ_2则需要在其对目标函数的影响趋势下根据实际约束条件选取;优化后,系统性能有较大改善。     

基于Simulink油气悬架非线性特性影响因素分析

油气悬架具有良好的非线性输出特性并且结构简单、减振效果好而被广泛应用于工程车辆。根据单气室油气悬架的结构特点,针对其非线性结构参数特征,分别搭建非线性数学模型,基于Simulink搭建油气悬架分析模型,分析悬架缸各腔面积、气体的初始充气体积、阻尼孔的面积和单向阀的有效过流面积等对油气悬架性能的影响。结果表明:悬架缸各腔的面积、气体的初始充气体积对油气悬架刚度特性影响较大;而对油气悬架的阻尼特性影响较大的因素主要有阻尼孔面积和单向阀的有效过流面积;各参数影响的规律根据系统工作状态存在较大差异;分别分析获得各结构参数对油气悬架性能的影响规律,为实际设计研究提供参考。     

基于AMESim的传统悬架与油气悬架性能对比分析研究

基于AMESim软件建立了1/4车辆传统悬架与油气悬架模型,并基于积分白噪声法建立C级路面不平度模型,通过仿真实验对比分析传统悬架与油气悬架簧上质量与簧下质量垂向振动位移、速度、加速度及加速度均方根值等性能。结果表明:油气悬架较"弹簧+阻尼减振器"结构的传统悬架具有更好的减振效果,能够进一步改善车辆行驶平顺性,为油气悬架车辆行驶平顺性性能改善及设计提供理论指导。     

基于ADAMS与AMESim的油气悬架密封圈阻尼作用影响分析

油气悬架在工程自卸车中应用普遍,密封圈作为重要组成单元,摩擦作用产生阻尼对油气悬架性能具有重要影响。针对油气悬架密封圈阻尼作用的影响进行分析,建立单气室油气悬架的数学模型。基于ADAMS搭建二自由度的1/4自卸车的悬架模型,基于AMESim搭建油气悬架数学模型,二者联立搭建油气悬架整个工作系统的分析模型,采用正弦性周期激励作为系统输入,对密封圈阻尼作用影响进行分析。搭建油气悬架试验台,对系统特性进行分析,根据试验结果对分析模型进行修正并对模型的准确性进行验证。结果可知:考虑密封圈阻尼作用影响时,当簧载质量发生变化时,修正后模型使得车身加速度和车轮相对动载荷的最大值都明显降低,整车性能改善明显;对比分析可知修正后模型的准确性与可靠性;为此类自卸车悬架系统设计研究提供参考。     

油气悬架非线性阻尼模型的统计线性化分析

车辆油气悬架具有刚度非线性、阻尼非线性和摩擦非线性等特性。本文利用随机振动理论对油气悬架的非线性阻尼模型进行了统计线性分析，得到了统计意义下的油气悬架的阻尼线性化模型。