高度阀内置空气弹簧性能测试方法与分析

与普通空气弹簧不同,高度阀内置空气弹簧是将高度阀设置在空气弹簧气囊内部形成的一体式结构。由于其结构较特殊,目前还没有专门针对这种结构空气弹簧的性能测试方法。为了得到高度阀内置空气弹簧的性能测试方法,防止因测试方法不当造成高度阀内置空气弹簧的损坏,针对一款汽车驾驶室悬置高度阀内置空气弹簧进行了性能测试。测试参照普通空气弹簧的性能测试方法进行。测定了高度阀内置空气弹簧和外置高度阀的普通空气弹簧的载荷-位移曲线和动刚度-加载频率曲线。依据测试结果的对比分析可以发现:高度阀内置空气弹簧和普通空气弹簧性能曲线的变化趋势一致,而且所测定的曲线比较符合实际行车情况。说明参照普通空气弹簧的性能测试方法对高度阀内置空气弹簧进行性能测试是可行的。由此可知,高度阀内置空气弹簧与普通空气弹簧的性能测试方法具有一致性。     

用空气弹簧解决机械弹簧问题

用一只标准双作用气缸、一只调压阀和一只贮气筒,就可以组成一个空气弹簧。由于空气弹簧的使用可改善机器性能,并降低机器的维修工作量,所以,只要有现成的压缩空气,无论是从成本还是从效果来看,空气弹簧一般都可以取代机械弹簧。图1是空气弹簧的两种结构方案。与机械弹簧相比,空气弹簧有几个重要优点: ·空气弹簧不会因使用而导致输出力变弱,而机械弹簧在使用过程中将会松驰软化,超载时还可能断裂。     

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。     

汽车用空气弹簧垂向弹性特性分析与计算

空气悬架系统主要由空气弹簧、推力杆、高度控制阀、减振器和横向稳定杆等组成,空气弹簧是空气悬架系统的核心部件,空气弹簧具有理想的弹性特性,载荷越大弹簧刚度越大;空气弹簧自振频率低,通用性较好,能适应不同载荷和工作高度;空气悬架系统由于有良好舒适性在商用汽车上得到广泛应用.空气悬架设计时,合理选择空气弹簧结构型式,确定气囊的工作高度、承载能力,可获得极其柔软的弹簧特性,空气弹簧垂向特性对于整车平顺性匹配有重要影响,本研究通过对空气弹簧弹性理论的分析,讨论了空气弹簧垂向刚度和自振频率的计算方法,旨在寻求空气弹簧与整车匹配的基本.以城市客车设计为例,探讨了空气弹簧载荷确定、空气弹簧型号选择、刚度匹配设计基本方法,并指出空气弹簧设计匹配注意基本问题.研究结果表明,合理匹配空气弹簧刚度,空气悬架可以获得良好综合特性.     

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.     

考虑频率约束的空气弹簧构型优化设计

用于地面振动试验(ground vibration test,GVT)的空气弹簧对承载能力、腔内工作压力、低频特性的要求非常高。针对该类空气弹簧低频特性,推导出其垂向频率近似表达式。通过对该表达式定性分析,发现空气弹簧垂向频率仅与其几何构型参数相关。利用Abaqus二次开发功能编写空气弹簧储气罐主腔体结构的参数化有限元模型,然后以其几何构型参数为设计变量,以空气弹簧低频特性、空气弹簧储气罐主腔体结构强度和刚度为约束,储气罐主腔体质量最小化为设计目标进行构型优化设计。结果表明优化后的结构的质量较初始设计有大幅降低。该优化设计方法能使得不同承载能力的GVT空气弹簧设计系列化。     

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。     

带附加气室空气弹簧性能试验系统的搭建与试验研究

针对主、附气室通过管路连接的空气弹簧工作过程复杂性及其特殊的非线性,搭建带附加气室空气弹簧特性试验系统,进行不同附加气室容积和不同连接管路直径的空气弹簧特性试验研究;设计出基于LabView的测试软件,通过数据采集系统测得弹簧作用力、弹簧位移和弹簧内部气体压力;针对四种容积的附加气室、四种内径的连接管路和四种初始气压在0.5～10.0 Hz激振频率范围内对空气弹簧特性进行台架试验,试验分析各影响因素对弹簧特性的影响规律,并探讨各因素的影响机理。试验结果表明,试验的可变因素对空气弹簧特性具有不同程度的影响:附加气室容积和连接管路管径的增大会降低空气弹簧的动刚度,但附加气室容积对动刚度的影响程度还受主附气室容积比的影响;弹簧内初始气压和激振频率的增加会增大弹簧动刚度,台架试验可以为带附加气室空气弹簧的设计及应用提供依据。     

基于非线性有限元算法的空气弹簧横向动态刚度研究

基于非线性有限元算法,建立了轨道车辆空气弹簧的横向刚度计算模型,其中考虑了橡胶特性、帘线层布置、流固耦合及裙板接触等非线性因素。计算结果表明:在研究空气弹簧横向特性时,可以忽略附加空气室与节流孔的作用,但不能忽略应急橡胶弹簧的影响。将空气弹簧的横向反力计算结果与试验结果进行对比,发现两者误差在6%以内,验证了模型的正确性。通过对空气弹簧横向动态刚度的研究发现:空气弹簧横向动态刚度对横向激振的频率与振幅是不敏感的,但对振动的平衡位置十分敏感;空气弹簧的横向动态刚度随平衡位置的增加而增加,且平衡位置越大横向动态刚度的增速越大。这种空气弹簧横向动态刚度的非线性特性,有利于提高轨道车辆的横向平稳性与稳定性。     

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。     

商用车膜式空气弹簧及其特性分析

膜式空气弹簧已在商用车上得到了广泛应用。介绍了膜式空气弹簧的结构及空气弹簧的基本理论，分析了影响膜式空气弹簧特性的主要因素，表明膜式空气弹簧可满足理想的弹簧特性和商用车的特殊用途。     

天棚控制的共享气室悬架系统平顺性研究

采用拟合建模的方法建立共享气室空气弹簧系统刚度模型.结合力学及天棚阻尼控制理论建立半主动悬架系统Matlab平顺性模型,并将共享气室空气弹簧模型与悬架系统模型结合,搭建共享气室空气悬架试验台架;研究不同频率下共享气室空气弹簧系统参数对半主动悬架系统平顺性的具体影响.结果 表明空气弹簧参数变化对车身加速度以及轮胎动载荷的影响较为明显,而对悬架动挠度的影响较小.同时发现各参数在低频率范围对半主动悬架平顺性的影响较高频范围更加显著.     

带有双附加气室空气弹簧的隔振性能研究

大型飞机的机载计算设备需要隔振系统进行振动保护,而空气弹簧是一种性能优良的隔振元件.文中设计一款带有双附加气室约束膜式空气弹簧,两个附加气室采用串联方式排列,主附气室之间通过节流孔相连.利用流体力学等相关理论建立该类型空气弹簧的振动微分方程,并对该方程进行求解,得到在不同频率激振作用下两个附加气室的压力变化规律、两节流孔半径变化对阻尼比的影响及空气弹簧的加速度传递率.结果表明,激振频率越高,附加气室B的压力变化幅度越小,其对隔振系统的贡献越小;空气弹簧具有周期非线性的特点;阻尼比的极大值首先与节流孔Ⅰ有关,在节流孔Ⅰ的半径足够大时才与节流孔Ⅱ有关;双附加气室空气弹簧较单附加气室空气弹簧具有更好的隔振效果.     

带节流阻尼孔和附加气室的空气弹簧系统建模和动态特性研究

考虑空气弹簧橡胶气囊力学特性,采用摩擦模型和分数导数Kelvin-Voigt模型对橡胶气囊进行建模,描述橡胶气囊的振幅相关性和频率相关性。以带节流孔和附加气室的空气弹簧为研究对象,建立该空气弹簧的非线性模型。在空气弹簧标准工作高度(即平衡点)附近,基于一阶泰勒展开和割线法建立带节流阻尼孔和附加气室的空气弹簧系统线性模型。以某空气弹簧为例,辨识空气弹簧橡胶气囊的模型参数,试验验证了橡胶气囊模型的有效性;分析该系统的动态特性,讨论橡胶气囊力学特性对整个空气弹簧动态特性的影响。该模型的建立为进一步研究空气阻尼悬架的刚度和阻尼设计、匹配提供了理论依据和有效参考。     

汽车悬架的空气弹簧与扭杆弹簧的性能对比分析

介绍空气弹簧和扭杆弹簧的结构特点,全面比较了空气弹簧悬架和扭杆弹簧悬架各自的优势,指出两种类型悬架的优、缺点和适用的不同车型,进一步阐述了空气弹簧悬架在汽车悬架中推广应用的必要性。     

空气弹簧生产工艺及关键控制点的研究

空气弹簧生产工艺关键点的控制在很大程度上影响空气弹簧的刚度特性及使用寿命。针对目前空气弹簧存在工艺关键点控制不够严格导致无法达到设计的刚度特性以及气囊存在缺陷等问题,分析了橡胶气囊的帘布裁剪工艺、成型工艺和硫化工艺,对影响空气弹簧刚度特性和橡胶气囊质量的关键工艺及参数进行了研究,提出了空气弹簧生产工艺关键点参数的控制方案,使空气弹簧达到设计要求的刚度特性和使用寿命。     

浅谈空气弹簧试验台的改进

介绍了针对不同型号空气弹簧设计的空气弹簧试验台,通过重新设计机械系统及电气控制部分,解决了空气弹簧型号多、结构不同,试验台不能兼容所有空气弹簧试验的问题,同时提高了空气弹簧的检修质量。     

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。     

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。     

基于SolidWorks的空气弹簧三维建模方法研究

介绍了空气弹簧的原理和刚度特性;运用SolidWorks软件建立了空气弹簧的三维模型,为空气弹簧的仿真分析打下了基础。