带附加空气室空气弹簧垂直刚度和阻尼实验研究

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,将带附加空气室空气弹簧简化为由并联线性弹性和线性阻尼组成的垂直弹性元件,采用单质点自由衰减振动的方法,试验研究不同空气压力下弹簧垂直刚度和阻尼随节流孔孔径变化的规律。研究发现,在各个压力条件下,节流孔孔径对垂直刚度和阻尼都有影响,其中节流孔孔径在3mm~10mm之间变化时,带附加空气室空气弹簧的刚度发生显著的变化,且孔径越大,刚度越小;阻尼的敏感变化范围为0~20mm,在5mm附近阻尼达到最大值。该研究结论为刚度和阻尼连续可调空气悬架的研发提供依据。     

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。     

连接管路对附加气室空气弹簧刚度特性影响的试验研究

带附加气室的空气弹簧系统中连接管路对系统特性有重要影响,搭建使用管路连接附加气室的空气弹簧刚度特性试验系统,在(0.5¹0)Hz的激振频率激励下,采用四种不同管路内径、三种不同管路长度的连接管路,对空气弹簧特性台架进行试验,分析管路因素对弹簧特性的影响规律并探讨影响机理。试验结果表明:随着管路内径增大,系统刚度逐渐降低,当管路内径增大到一定值时,管路对空气弹簧刚度的影响比重变小;不同管路长度对系统动刚度的影响主要集中在低频阶段,在同一频率下,系统动刚度随管路长度增加而增大;最后,通过试验对连接管路两端主、附气室气压的幅值差和相位差进行分析,验证了不同管路内径及长度对空气弹簧系统动刚度影响的正确性。     

带附加气室空气弹簧动态特性仿真与试验研究

为了揭示带附加气室空气弹簧动力学特性,运用有限元分析方法,基于R1A型自由膜式空气弹簧,建立了带连接管路附加气室空气弹簧有限元模型,对有限元模型进行动态特性的数值仿真,分析连接管路管径、附加气室容积、初始气压对空气弹簧刚度随频率变化的影响规律,结果显示:较大管径和低频率可获得较小的空气弹簧动刚度;随着附加气室容积增大,系统动刚度降低其变化幅度亦趋于平缓,继续增大附加气室容积对降低系统动刚度效果不明显;空气弹簧的刚度随初始气压的增加而变大,并通过动态特性试验验证了有限元模型的正确性。     

基于D最优响应面设计方法的带附加气室空气弹簧动力学特性拟合研究

由于带附加气室空气弹簧的影响因素和动态特性参数之间的非线性映射关系难以描述,提出建立响应面方法替代复杂的空气弹簧动态特性方程用于空气弹簧特性的研究。首先用两个非线性特性显著的算例验证了D最优方法建立响应面的有效性,然后根据响应面设计空气弹簧动态特性实验,基于实验结果用高阶多项式进行回归拟合建立高精度响应面,最后根据设计响应面研究了主要因素附加气室容积和节流孔直径对空气弹簧动态特性参数动刚度和阻尼的影响。     

频率指标方法在带附加空气室空气弹簧振动控制中的应用

以Firestone公司生产的1T15M-2型膜式空气弹簧为基础,与容积为22 L的附加空气室和节流阀构成了带附加空气室空气弹簧减振系统。根据空气弹簧减振系统的加速度响应特性,设计了基于频率指标的振动控制程序。试验时向空气弹簧内部分别充入3种不同气压,采用激振频率为0.5 Hz~10 Hz的随机激振信号对减振系统激励。在每个采样周期内对簧上质量的加速度响应信号进行滤波和FFT变换,并提取出采样周期内激振能量最大对应的频率信号,根据频率的大小,执行器调节节流阀的开度,使空气弹簧减振系统分别工作在2个相对较优的加速度响应的某一个区域内。试验结果表明,在随机信号激励条件下,3种不同内压的空气弹簧系统最短经过约2 s可达到稳定响应状态,控制前后系统加速度响应的振幅相对最大加速度幅值减小了近50%。     

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。     

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.     

基于ABAQUS软件的空气弹簧静刚度分析

针对汽车传统悬架在汽车行驶平稳性和操控稳定性上存在的问题,提出了采用空气弹簧取代金属螺旋弹簧的空气悬架方法。对设计位置处空气弹簧的静刚度进行了理论推导,并通过ABAQUS软件建立汽车空气弹簧系统动力学有限元仿真模型。最后,对样件刚度的台架测试结果与有限元仿真结果进行了比较,结果显示：建立的模型有效地解决了空气弹簧静刚度计算的难题,提高了空气弹簧有限元仿真速度和计算精度。     

基于有限元的空气弹簧垂直刚度特性分析

针对汽车车用空气弹簧对整车性能的影响,分析空气弹簧的垂直刚度特性尤为重要.在对膜式空气弹簧垂直刚度特性进行理论分析的基础上,采用ADINA进行了数值模拟,并根据初始压力、帘线角度和帘线层数等参数的变化情况,讨论了各种参数变化对空气弹簧垂直刚度特性的影响.最后通过空气弹簧实际工作情况与有限元计算结果的对比分析,从而验证了有限元模型是正确性.     

静压气体轴承静刚度的动态测试新方法

以环面节流静压气体球轴承为例,建立轴承动静态刚度与气膜位移-动态力频响函数的数学模型;借助数学分析和数值试验,从理论上揭示了轴承气膜位移-动态力频响函数与气膜静刚度、动刚度之间的联系,指出静压气体轴承静刚度的测量可以通过测量低频下气膜频响函数的幅频特性来代替.介绍球轴承气膜幅频特性测试装置的工作原理及测试系统固有模态对测试结果的影响.实测结果表明,静压气体轴承静刚度的动态测试新方法是正确可行的,气膜与承载质量构成的本质非线性二阶振动系统,其低频段的动态刚度数值仍然等于该工作点处的静刚度.新的测试方法,能够实现轴承静态刚度的在线自动测试,提高静刚度的测试精度和效率;将激振频率扩展到机械系统通常涉及的频段后,可以同时得到轴承的动静态刚度和气膜位移-动态力的幅频特性,这对于气体轴承稳定性及精密轴系动态性能的研究具有重要的意义,是轴承的静态测试所无法实现的.     

多股螺旋弹簧动态计算分析

结合多股螺旋弹簧的静态设计方法,重点考虑动态性能要求,提出一种静态与动态相结合的设计模型.根据多股螺旋弹簧自身质量对运动的影响,推导弹簧虚拟质量的计算方法,并分析多股螺旋弹簧的动态特性,计算多股螺旋弹簧作为复进簧模型的运动规律.按照多股螺旋弹簧的振动位移特性,以多股螺旋弹簧动态工作过程的并圈作为边界条件进行动态设计计算.最后给出一个完整的动态设计计算实例,结果证明了所提出方法的有效性,从而为多股螺旋弹簧动态应用提供了设计依据.     

电磁辅助支承的变刚度减振研究

对一种新型支承结构——电磁辅助支承的变刚度减振进行研究。电磁辅助支承的结构类似挤压油膜阻尼器,它直接将电磁执行器安装在主支承上,通过控制电磁执行器的电流可以改变整个支承的刚度和阻尼。该支承被应用于一单圆盘对称转子实验系统。通过对转子系统建模,仿真不同支承刚度下转子的振动响应,从而可采用变刚度来保证高速转子以较低的振幅平稳度过临界转速。实验结果证明在一阶临界转速附近,可取得70％的较好减振效果。     

主动控制空气支承动态特性的研究与优化

基于现代控制理论,提出了一种新型的主动型空气支承,不改变供气压力,利用压电陶瓷（PZT）的伸缩量来补偿空气膜厚度随外部干扰的变化对支承精度的影响。在建立理论模型的基础上,介绍了二维自由度控制器的优化设计方法,使系统具有精度高、响应速度快和抗干扰能力强的特点,并对主动空气支承系统的动态特性进行了分析研究,为主动空气支承的应用提供了理论依据。     

卫星随机试验的振动响应分析

介绍基础激励下结构随机振动响应的分析方法,并对某配重卫星轴向和横向的窄带随机激励进行有限元计算。通过对此卫星结构加速度响应的均方根值、累积均方值和功率谱密度等统计量的分析,研究随机振动试验中卫星结构的随机响应,以此考察卫星承受此种动力学环境的能力,为卫星上仪器设备的减振方案设计和提高卫星发射的可靠性提供参考。     

电磁轴承系统的位移刚度和电流刚度特性研究

以实际应用的电磁径向轴承和推力轴承为研究对象,从理论上详细分析差动激磁方式作用下的位移刚度和电流刚度的特性,探讨位移刚度和电流刚度对系统性能的影响.研究表明,在工程误差允许范围内,位移刚度和电流刚度可视为定值,即此时电磁力方程在应用上存在较大的线性区间,因此简化的线性化模型完全可满足控制器设计的需要,且线性区间随着控制精度提高而减小.研究结果为深入了解电磁轴承系统在可能工作范围内的全部性能以及控制器设计提供依据.     

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。