非线性油气悬架振动特性研究

论文摘要

油气悬架技术是全地面起重机的关键技术之一,目前国内在油气悬架的振动特性参数设计、振动性能评价、结构设计等方面的研究还相对薄弱,因此对其进行研究具有重要的现实意义。本文以大连理工大学机械工程学院“全地面起重机关键技术研究”的预研项目为背景,以利勃海尔LTM1500型全地面起重机为对象,对油气悬架系统进行振动特性的研究,主要包括以下几方面的内容:(1)建立了互连式油气悬架振动系统的简化物理模型和考虑恒力作用的两自由度非线性振动数学模型;以冲击函数为振动激励,利用MATLAB软件中的ODE45求解器对数学模型进行了数值分析,获得了系统的动态响应特性,说明了油气悬架的非线性特性。(2)利用经典动力学仿真软件MSC.ADAMS对互连式油气悬架系统进行了动力学仿真,以此来说明本文所建立油气悬架系统的非线性振动数学模型的合理性;同时对比线性振动系统模型,说明非线性油气悬架系统具有更好的减振性能。(3)通过改变悬架的结构参数对其非线性刚度特性和阻尼特性进行了分析,阐述了油气悬架系统的刚度和阻尼的设计计算要点,总结了弹性元件和阻尼元件的设计计算流程,对于工程实际产品的设计而言具有一定的参考意义。(4)在数学模型的基础上建立了油气悬架的平顺性仿真模型,以时域路面载荷为振动激励,对油气悬架和线性悬架进行了平顺性仿真分析;通过仿真模型分析了各个参数对悬架平顺性的影响趋势和重要程度。本文通过对油气悬架系统振动特性参数的研究,找到了影响系统振动的主要设计因素;设计了一种简单实用的时域路面载荷谱程序,建立了油气悬架系统的平顺性仿真模型,总结系统各参数对平顺性的影响趋势及重要程度。这给油气悬架系统的设计提供了一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 悬架系统概述
• 1.1.1 悬架系统的定义及作用
• 1.1.2 悬架系统的分类
• 1.2 油气悬架技术文献综述
• 1.2.1 油气悬架的定义及分类
• 1.2.2 油气悬架技术发展综述
• 1.3 本文研究工作主要内容
• 1.3.1 选题背景和意义
• 1.3.2 工作内容
• 1.4 本文的组织结构
• 2 振动基础理论及油气悬架工作原理
• 2.1 动力参数设计分析概述
• 2.1.1 弹性元件设计模型
• 2.1.2 阻尼元件设计模型
• 2.2 非线性系统振动概述
• 2.2.1 非线性振动系统的运动微分方程
• 2.2.2 非线性振动系统的分类及分析方法
• 2.3 油气悬架的结构和工作原理及工作模式分析
• 2.3.1 油气悬架的结构和工作原理
• 2.3.2 LTM1500型起重机油气悬架工作模式分析
• 2.4 本章小结
• 3 非线性油气悬架数学模型及数值分析
• 3.1 两自由度非线性油气悬架系统的振动数学模型
• 3.1.1 油气悬架系统的非线性输出载荷
• 3.1.2 两自由度非线性振动数学模型
• 3.2 非线性油气悬架振动系统的数值分析
• 3.2.1 路面激励的确定
• 3.2.2 系统动态特性
• 3.3 本章小结
• 4 油气悬架的动力学仿真
• 4.1 油气悬架模型的ADAMS动态仿真
• 4.1.1 系统模型建立
• 4.1.2 几何及物理参数确定
• 4.2 仿真分析
• 4.2.1 静态平衡分析
• 4.2.2 冲击激励分析
• 4.3 本章小结
• 5 非线性油气悬架系统的参数设计
• 5.1 油气悬架弹性元件设计—蓄能器
• 5.1.1 油气悬架刚度特性分析
• 5.1.2 油气悬架蓄能器设计
• 5.1.3 油气悬架蓄能器设计流程
• 5.2 阻尼器设计计算—阻尼孔
• 5.2.1 油气悬架阻尼特性分析
• 5.2.2 油气悬架阻尼器设计
• 5.2.3 油气悬架阻尼器设计步骤
• 5.3 本章小结
• 6 非线性油气悬架系统的平顺性分析
• 6.1 油气悬架系统激励时域模型建立
• 6.1.1 谐波叠加法建模理论
• 6.1.2 路面时域模型的编制
• 6.2 油气悬架的平顺性仿真分析
• 6.2.1 基本参数确定
• 6.2.2 油气悬架平顺性仿真分析
• 6.3 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢