基于MATLAB/Simulink的油气悬架非线性阻尼特性分析

结合国产某型半车架拖拉机的振动特性,设计了一种阻尼可调式前轴油气悬架。在分析其工作原理的基础上,建立了油气悬架数学模型,利用MATLAB/Simulink研究和分析了油气悬架的非线性阻尼特性。研究结果表明:油气悬架的阻尼具有明显的非线性特性;活塞阻尼孔的个数和尺寸变化改变油气悬架阻尼的示功图和速度特性曲线;可调节流阀的过流面积只改变油气悬架还原行程的阻尼特性,对压缩行程的阻尼影响不明显;外界激励的频率和幅值对阻尼的示功图有显著影响,但不改变阻尼的速度特性曲线。     

单缸油气悬架阻尼孔压力特性建模分析

油气悬架阻尼孔的工作和结构参数对其压力特性有重要影响。根据其结构特点和工作原理,建立单缸油气悬挂试验台数学模型,采用AMESim搭建试验台单缸系统的仿真模型。对比分析初始条件阻尼孔尺寸、蓄能器充气压力、激励频率等对阻尼孔压力的影响;并对比了不同的阻尼孔直径,不同的充气压力和激励频率下油气悬架数学模型和仿真模型的结果。对数学模型和仿真模型中气体多变指数和阻尼孔流量系数进行修正,对比分析修正后阻尼孔压力和悬架的输出特性。结果表明:气体多变指数和阻尼孔流量系数均会对阻尼空压力产生较大影响;气体多变指数会随着激励频率的升高依线性规律增加;阻尼孔流量系数取值应偏大;试验结果验证了仿真模型的准确性,为进一步研究提供理论和模型参考。     

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。     

两级阻尼可调式液压减振器的性能仿真与试验

可调阻尼减振器是汽车半主动悬架的关键部件.根据某大客车电控半主动悬架的阻尼控制要求,以该车原被动式液压减振器为基础,设计出一种具有两级阻尼特性的可调减振器.采用共轭梁法计算节流阀片的挠曲变形,建立该减振器阻尼特性的数学模型,仿真分析活塞杆直径,阻尼阀孔径以及调节孔孔径等主要结构参数对减振器阻尼性能的影响,在此基础上确定可调减振器的主要设计参数.对研制的可调减振器样件进行阻尼性能测试,结果表明:减振器的两级阻尼状态变化明显,阻尼切换控制准确,阻尼力试验值与仿真值的偏差小于8%,说明所建的减振器数学模型具有较高的精度,采用共轭粱法计算节流阀片挠曲变形是可行有效的,为设计开发可调阻尼液压减振器和研究汽车半主动悬架提供了重要依据.     

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。     

高速列车抗蛇行减振器动态模型及特性研究

针对高速列车油液单向流动式抗蛇行减振器,考虑其节点和油液刚度、活塞质量、流量泄漏等问题,采用静态试验获得阻尼阀卸荷特性,根据油液的压力流量方程建立减振器非线性动态模型,通过数值仿真和试验比较了减振器在不同激扰幅值和频率下的阻尼力、动态刚度和动态阻尼,误差均在5%以内;研究了减振器静态阻尼力-速度曲线与动态刚度、动态阻尼之间的关系。实验结果表明：减振器静态阻尼曲线在卸荷点之前的非线性对动态参数影响显著,激励幅值越小影响越大;保持卸荷点前后阻尼不变,增大卸荷速度能提高大激扰幅值和高激扰频率下的动态刚度和动态阻尼;固定卸荷速度、增大卸荷力,动态刚度和动态阻尼均增大。     

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     

单气室油气悬架平顺性仿真分析

对一种单气室油气悬架的结构与工作原理进行了描述,结合其工作原理推导了阻尼特性的数学模型,以此为理论基础利用AMESim软件搭建了油气悬架的仿真模型,并进行了油气悬架阻尼特性的仿真试验,结合台架试验数据验证了仿真模型的正确性,分析了阻尼孔、单向阀系参数对油气悬架阻尼特性的影响。然后,进一步搭建了油气悬架二自自度模型,以车身加速度、悬架动行程、车轮动位移为指标考察了油气悬架的平顺性能,与传统悬架系统性能进行了对比。研究结果表明:该单气室油气悬架可以较好地提高车辆行驶平顺性。     

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。     

互联式油气悬架系统的建模与仿真研究

以互联式油气悬架系统为研究对象,基于AMESim建立了工程车辆单桥四自由度悬架系统仿真模型,解决了AMESim的机械库元件只能进行一维仿真的问题,分析了单侧车轮受激励下车身位移和侧倾角的变化,同时分析了不同阻尼孔直径对互联式悬架系统车身振动特性的影响。     

可控参数对连通式油气悬架性能影响

基于建立连通式油气悬架试验台研究了各工况下参数对油气悬架性能的影响,并建立了相应试验台的数学模型和仿真模型,将仿真数据与实验数据进行对比并修正仿真参数.仿真过程中对影响连通式油气悬架的各参数以实验数据为目标进行了灵敏度分析和优化.通过分析发现影响阻尼孔两端压力值大小的参数为蓄能器初始压力与蓄能器充气压力,影响阻尼孔两端压力差与相位的参数为左右两侧单向阀开启压力.     

单气室油气弹簧阻尼特性及其影响因素分析

针对某重型特种车辆平顺性研究中单气室油气弹簧阻尼特性的研究问题,基于薄壁小孔理论和范德瓦尔实际气体状态方程,同时根据单气室油气弹簧的结构特点和阻尼的组成建立了相应的阻尼力特性模型,并推导了阻尼系数方程。利用MATLAB软件进行仿真,研究了单气室油气弹簧阻尼特性以及激振频率、幅值、自身结构参数对阻尼系数速度特性的影响。研究结果表明:单气室油气弹簧阻尼特性具有较好的非线性,在压缩阶段的阻尼力较拉伸阶段的大,能够较好地缓解冲击,达到减振效果从而改善车辆行驶平顺性;激振频率和幅值属于外因,仅影响阻尼系数的取值范围,而对其取值及曲率几乎无影响;阻尼系数随活塞杆外径、油管直径的减小而增大,随油管长度的减小而减小。研究结果能对整车振动特性研究中阻尼参数的选取及油气弹簧阻尼特性设计优化等工作提供较为系统的理论支持。     

重型多轴车辆互连油气悬架特性分析

以重型多轴车辆互连悬架系统为研究对象,建立了四轴互连油气悬架液压系统数学模型。模型中考虑了管路沿程压力损失、局部压力损失和油缸活塞杆运动摩擦力的影响,并进行仿真分析,通过台架试验验证了模型的正确性。基于互连油气悬架液压系统数学模型,对比分析了垂向和侧倾工况下互连悬架和独立悬架的刚度和阻尼特性,以及对互连悬架阻尼特性进行参数化分析。结果表明：在垂向工况下,互连悬架蓄能器内气体体积变化量相当于各活塞杆进出油缸的体积,与独立悬架蓄能器内气体体积变化量相等,因此互连悬架与独立悬架刚度特性相同,但其阻尼力大于独立悬架;侧倾工况下,互连悬架在增加侧倾刚度的同时也明显增大了阻尼力。两种工况下,独立悬架阻尼特性不变,互连悬架阻尼力随单向阀直径增大、阻尼阀直径增大、油管直径增大、油缸内径减小和活塞杆直径增大而减小。     

磁力馈能悬架的设计与实验研究

馈能悬架在完成被动悬架相关功能的同时,可实现对振动能量的回收。本文提出了一种在保留原被动悬架弹簧与阻尼结构的基础上,融入法拉第电磁感应馈能元件的磁力馈能悬架结构,保证原有悬架的安全性,同时实现无接触、无摩擦、无需润滑的馈能功能。本文阐述了该馈能悬架的工作原理与基本结构,并对悬架结构进行优化设计。进而研制了磁力馈能悬架的原理样机及馈能实验台架,研究在变频率、变幅值的正弦激励下,悬架系统的输出电压特性。实验结果表明：馈能悬架的输出电压与正弦激励的幅值和频率呈正相关。为了验证馈能悬架的自供电性与实用性,选用传感器作为负载,在7 Hz,4 mm的正弦激励下,馈能悬架可持续输出的电压为22 V成功地为传感器供电。     

车辆悬架系统非线性阻尼匹配研究

悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称,是现代汽车上重要的总成之一,其性能对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性具有重要影响。汽车悬架的性能不仅取决于悬架的结构形式,更重要的是取决于悬架系统参数及其匹配。减振器各阻尼阀的参数往往是根据减振器阻尼分段线性速度特性曲线确定的。基于二自由度1/4悬架振动模型,利用MATLAB/Simulink建立阻尼非线性的系统仿真模型,研究在随机路面激励下减振器阻尼分段线性三级控制各目标参数对车辆性能的影响,为车辆悬架系统非线性阻尼匹配提供理论依据。     

新型双腔油气式磁流变减震器阻尼特性分析与仿真

针对双腔油气式减震器无法根据外部环境激励的改变而调节自身阻尼特性变化的问题,基于磁流变原理,设计了一种适用于飞机起落架系统的双腔油气式磁流变减震器。为提升该减震器的减震性能,增加可控阻尼力初始值及其变化范围;在现行双腔油气式减震器的基础上优化了内部结构参数;采用孔缝结合的方式对双腔油气式磁流变减震器阻尼通道进行了重新设计;依据阻尼通道形式完善了磁路设计与优化;利用有限元方法分析了内部磁场特性;并对比分析了不同阻尼通道形式下的最大输出阻尼力与可控阻尼范围。结果表明：优化后的节流通道处磁感应强度分布更为均匀,孔缝结合的阻尼通道形式实现了较大初始阻尼力的输出,增加了可变阻尼力调节范围。     

车辆悬架液压减振器的温度控制研究

为提高车辆悬架液压减振器的性能,对减振器的内部阀系结构进行了改进设计.设计了3种不同厚度的复原阀片以及直径分别为1.8 mm和3 mm的圆形活塞孔、直径为1.8 mm的环形活塞孔的复原阀结构,对减振器的阻尼特性和温升进行试验研究.结果表明,2个1.8 mm的圆形孔活塞的通孔面积分别为5.09 mm2,阻尼复原力为6 901 N,温升上升17％;3个1.8 mm环形孔活塞的通孔面积为42.39 mm2,阻尼复原力为4022 N,温升下降14％;6个3 mm的圆形孔活塞的通孔面积为36.46 mm2,阻尼复原力为4 355 N,温升下降1％.为此,综合阻尼特性和温升,在设计减振器活塞孔结构时以3个1.8 mm环形孔结构的活塞比较合理,此时的减振器性能为优.     

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。     

转阀式液压激振器低频特性研究

为研究转阀式液压激振器的低频特性,以双出杆液压缸和转阀式激振器组成的液压激振系统为对象。通过理论与仿真分析,建立液压激振器过流面积为核心的数学模型,以转速、压差为变量,分析液压激振器的位移动态响应特性。结果表明:激振器位移呈梯形脉冲波形,定压差情况下,随频率的增大,活塞在液压缸中位移幅值接近理论值;定转速情况下,随压差增大,位移幅值增大。     

半主动油气悬架PID闭环控制研究

以半主动油气悬架1/4车辆模型为研究对象,提出了基于模糊的半主动油气悬架PID闭环控制系统。以上车振动速度和加速度为模糊控制器的控制变量,悬架的最优控制力为模糊控制器的控制输出,以悬架上、下车的振动位移和速度为PID闭环反馈,通过理论计算得到系统中连续可调阻尼阀产生的实时阻尼力,从而实现对油气悬架的PID闭环控制。结果表明基于模糊的半主动油气悬架PID闭环控制系统在车辆行驶平顺性和稳定性方面与被动油气悬架和采用模糊控制的半主动油气悬架相比具有较好的综合控制性能。