重型车辆油气悬架非线性特性仿真研究

论文摘要

油气悬架是一种以液压油传递压力、用惰性气体(一般为氮气)作为弹性介质,集弹性元件和减振装置于一体的新型车辆悬架装置。油气悬架的最主要的特征是其非线性特性,而正是利用这一特征很好地满足重型车辆的平顺性和操纵稳定性要求。本文以某重型车辆的单气室油气悬架为研究对象,介绍了油气悬架的结构及其工作原理,阐述了悬架的功能及其特点,并简要介绍了油气悬架液压平衡系统。在此结构的基础上,建立了单气室油气悬架的非线性数学模型,并在MATLAB/Simulink模块中建立仿真模型,分别以不同振幅和频率的输入信号进行仿真,得到了位移、速度与油气悬架输出力之间的关系(即位移特性和速度特性)曲线。通过改变油气悬架的结构参数(阻尼孔面积,蓄能器初始充气压力与容积等),比较悬架输出力的变化,分析参数对悬架特性的影响。建立了油气悬架弹性力和阻尼力的数学模型,同时仿真分析了其非线性刚度特性和非线性阻尼特性,研究并总结了油气悬架的结构参数(阻尼孔面积、蓄能器初始充气压力与容积等)和工作参数(激励信号、悬挂质量等)对刚度和阻尼特性的影响。根据重型车辆油气悬架系统的非线性特性,建立了随机路面激励下的油气悬架系统单轮两自由度非线性动力学模型,并进行仿真,得到了车身加速度、悬架动行程和车轮相对动载荷的时域信号曲线。根据车辆平顺性评价指标,分析不同路面激励对车辆平顺性的影响。同时还研究了改变悬架的结构参数(阻尼孔面积、蓄能器初始充气压力与容积等)对车辆平顺性的影响。本文最后介绍了可调阻尼阀的结构及其工作原理,并推导了其通流面积公式和流量特性。可调阻尼阀通流面积可调的特性对油气悬架系统阻尼调节具有很大的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 油气悬架的分类
• 1.3 油气悬架国内外研究状况
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 油气悬架的建模与仿真分析
• 2.1 油气悬架系统简介
• 2.2 油气悬架数学模型的建立
• 2.3 油气悬架特性仿真分析
• 3 油气悬架非线性仿真研究
• 3.1 刚度特性研究
• 3.2 阻尼特性研究
• 4 油气悬架系统动力学仿真研究
• 4.1 油气悬架系统动力学模型
• 4.2 路面模型与仿真
• 4.3 车辆平顺性评价指标
• 4.4 计算机仿真与分析
• 5 可调阻尼阀的设计及分析
• 5.1 可调阻尼阀的结构及工作原理
• 5.2 可调阻尼阀的流量特性
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 有待继续研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表的论文目录