驾驶员座椅悬架系统刚度调节特性研究

建立了一种含两水平布置线性弹簧的驾驶员座椅悬架系统垂向力与垂向位移特性关系的理论模型。基于此模型,分析了在悬架运动行程内,弹簧刚度对悬架垂向力-位移特性、垂向等效刚度以及振动固有频率的影响,探讨了通过对弹簧刚度的调节来实现悬架垂向等效刚度调节的可行性。研究结果表明,座椅悬架的垂向力-位移特性具有明显的非线性特性;在座椅悬架整个行程内,垂向等效刚度与振动固有频率随弹簧刚度的增大而增大,且其在悬架伸张行程内的值远大于其在压缩行程内的值;两弹簧刚度对悬架垂向等效刚度的影响程度具有很大的差别。因此,通过调节对垂向等效刚度影响较显著的弹簧刚度实现悬架垂向等效刚度改变的方法是可行的。     

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。     

轮式装载机空气悬挂式座椅等效模型的建立

研究了轮式装载机所用的空气悬挂式座椅,通过分析可以将其等效成弹簧与阻尼并联的模块,并且推导得出具体的弹簧刚度表达式和阻尼系数表达式,为建立轮式装载机的整车振动模型以及座椅系统的设计与改进奠定了基础,具有一定的实用价值。     

基于MBS的剪式座椅静态和动态特性仿真研究

用多体系统动力学分析软件ProMECHANICA/Motion建立了剪式座椅的动力学仿真模型。以HY-Z04型剪式座椅为例,仿真研究了座椅悬架系统的静刚度特性、振动传递特性—位移传递率η、以及座椅上的等效簧载质量m对位移传递率η的影响。仿真结果表明:在微幅振动条件下,所研究的剪式座椅振动系统表现为线性系统;随着m的增加,振动系统在振动放大区的位移传递率η增大,在隔振区减小;m对η的影响程度随座椅悬架系统中减振器阻尼的增大而减弱。     

带附加空气室空气弹簧动刚度试验研究

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，实验研究不同激励频率条件下空气弹簧动刚度随主、附气室之间节流孔孔径变化的规律。研究发现，当节流孔孔径在Φ5mm～015mm范围内变化时，空气弹簧动刚度随节流孔孔径的变化而变化，小于Φ5mm，附加空气室基本不起作用；大于Φ15mm后，再增大孔径，空气弹簧的动态响应基本不变。该研究结果对促进刚度连续可调的空气悬架系统的研究与开发有重要意义。     

基于MBS的剪式座椅垂向刚度特性比较分析

采用多体系统(MBS)动力学分析软件ProMECHANICA/Motion建立了剪式座椅悬架的仿真模型。基于此模型,比较了6种典型弹簧布置方式下的座椅垂向刚度特性,分析了2种典型弹簧布置方式下连接点位置变化对座椅垂向刚度特性的影响。仿真结果表明,多数弹簧布置方式下的剪式座椅垂向刚度具有明显的非线性特性,且其非线性特性在工作行程内表现为软特性,软特性的强弱程度随弹簧布置方式的不同而不同,弹簧倾斜布置于两剪杆之间或剪杆与座椅底板之间时,座椅垂向刚度软特性的强弱随弹簧连接点位置的变化而变化。     

某型6×4载货汽车空气悬架系统设计分析

针对传统钢板弹簧悬架导致载货车辆的平顺性、道路友好性较低的问题,在现有某型6×4钢板弹簧悬架栽货汽车的基础上,进行了空气悬架改装设计。通过前、后空气悬架的刚度、阻尼系数、偏频的设计计算,确定了空气悬架系统主要设计参数,并在此基础上进一步校核了空气悬架的侧倾刚度。研究结果对多轴载货车辆空气悬架系统的设计具有参考价值。     

某型6×4载货汽车空气悬架系统设计分析

针对传统钢板弹簧悬架导致载货车辆的平顺性、道路友好性较低的问题,在现有某型6×4钢板弹簧悬架载货汽车的基础上,进行了空气悬架改装设计.通过前、后空气悬架的刚度、阻尼系数、偏频的设计计算,确定了空气悬架系统主要设计参数,并在此基础上进一步校核了空气悬架的侧倾刚度.研究结果对多轴载货车辆空气悬架系统的设计具有参考价值.     

一种带空气悬架的剪式驾驶员座椅振动特性仿真研究

提出了一种将空气弹簧作为弹性元件的剪式驾驶员座椅系统方案,采用动力学仿真软件ADAMS建立了该系统的多体动力学仿真模型,模型中的空气弹簧用实际空气弹簧非线性刚度曲线转化的一元力描述。基于此模型,仿真研究了座椅悬架系统动态特性随激励频率和等效簧载质量变化的规律。研究结果表明,位移传递率η在隔振区则随m的增大而减小;当激励频率较低时,等效簧载质量m对加速度均方根值几乎没有影响;当激励频率增大到一定值后,随着等效簧载质量m的减小,响应加速度均方根值增大;响应的位移和加速度与激励相比较,响应均滞后激励约1/8个周期。     

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。     

某型6×4载货汽车空气悬架系统设计分析

针对传统钢板弹簧悬架导致载货车辆的平顺性、道路友好性较低的问题,在现有某型6×4钢板弹簧悬架栽货汽车的基础上,进行了空气悬架改装设计。通过前、后空气悬架的刚度、阻尼系数、偏频的设计计算,确定了空气悬架系统主要设计参数,并在此基础上进一步校核了空气悬架的侧倾刚度。研究结果对多轴载货车辆空气悬架系统的设计具有参考价值。     

负刚度结构的座椅悬架优化及隔振分析

为进一步提升车辆座椅悬架的隔振性能,利用连杆弹簧负刚度结构与正刚度弹性元件并联的方式,设计了 一种具有准零刚度的座椅悬架系统.基于多 目标参数协调优化原理,进行了结构参数优化,获得了使座椅悬架刚度动刚度趋于准零刚度的最佳值.通过对座椅悬架隔振系统的动力学响应分析,以及仿真实验,验证了座椅悬架隔振系统优化的有效性.研究结果表明,采用连杆弹簧负刚度结构的座椅悬架系统能有效提升座椅的隔振效果,并可降低系统本身的固有频率,实现低频和超低频隔振.     

单斜臂式悬架刚度与阻尼特性设计计算与仿真

基于空间机构理论中的坐标系变换方法,对单斜臂式悬架绕空间轴线旋转的斜臂进行了运动学分析,并详细推导了悬架等效刚度及阻尼系数与悬架弹性元件刚度和减振器阻尼系数之间的关系,得到了悬架等效刚度和阻尼系数特性在车轮弹跳过程中的变化规律,在此基础之上编写了计算程序用以方便地进行悬架设计的工作。为验证计算结果的正确性,采用虚拟样机技术建立了悬架结构模型进行仿真。     

基于遗传算法的ECAS系统中三级阻尼匹配优化设计

以阻尼有级可调的电子控制空气悬架系统为研究对象,提出一种阻尼和弹簧刚度与车辆不同运行工况的匹配方法。该方法分析空气弹簧的刚度特性,拟合了空气弹簧的有效面积随弹簧高度变化的多项式;在考虑空气弹簧非线性的情况下,建立双质量非线性动力学模型,以提高平顺性为目标,以控制动挠度与动载荷为约束条件,采用遗传算法优化,分析路面状况、车速、簧上质量对阻尼值优化的影响,设计阻尼的优化策略;根据优化结果确定三挡阻尼的方案,通过建立1/2整车车辆非线性动力学模型,考察三挡阻尼值控制方案的有效性。分析结果表明：该匹配方法可有效地提高车辆的平顺性,实现了阻尼值与弹簧刚度及车辆不同运行工况下的匹配。     

剪式座椅结构参数变化对其减振性能的影响分析

针对座椅结构参数对剪式座椅减振性能影响尚不明确的问题,对JF-C-01型汽车剪式座椅结构参数变化与其减振性能关系进行了研究。对座椅悬架结构特点、减振特性影响因素和座椅性能研究方法进行了归纳,提出了一种剪式座椅减振特性的分析方法;通过力学分析推导了座椅悬架的运动微分方程,得到了驾驶员-座椅悬架单自由度简化模型;采用数值仿真法分析了阻尼器倾角、弹簧位置、剪杆长度和倾角变化对座椅减振性能的影响。研究结果表明:阻尼器倾角对座椅减振性能影响明显,随着阻尼器倾角的减小,座椅在隔振区的振动衰减能力增强,但振动放大区的峰值频率和振幅均有所增加;弹簧位置、剪杆长度和倾角在座椅尺寸范围内变化时对座椅减振性能的影响很小;该模型可为剪式座椅的结构性能优化提供依据。     

混合空气悬架多工况阻尼自匹配协调控制

为了改善不同行驶工况下车辆悬架系统的动态性能,提出了一种基于空气弹簧和直线电机作动器的混合空气悬架结构。在分析混合空气悬架结构与原理的基础上,建立了1/4车辆动力学模型、空气弹簧刚度模型以及直线电机作动器阻尼力模型;设计了混合空气悬架的多模式阻尼自匹配协调控制策略,并分析了不同工况下的空气弹簧模式和直线电机阻尼自匹配方法;在不同工况下对悬架的各项动态性能进行了仿真,并开展了台架试验。仿真结果表明,混合空气悬架多模式阻尼自匹配协调控制策略能够适应不同工况条件,改善了悬架各项动态性能。试验结果表明,与被动悬架相比,混合空气悬架多模式阻尼自匹配协调控制下悬架的簧载质量加速度降低了28.08%。     

高速动车组空气弹簧垂向动态特性研究

建立空气弹簧的气动流体力学模型,并推导空气弹簧垂向特性与其回滞曲线几何特征的关系式。基于该气动模型,通过静态及动态仿真试验,着重研究橡胶气囊体积、附加空气室体积及节流孔直径三个结构参数与空气弹簧垂向静态刚度、动态刚度及阻尼特性的关系。在此基础上,使用包含该空气弹簧气动模型的高速动车组整车动力学模型,进一步研究空气弹簧结构参数对车辆垂向平稳性的影响规律。计算结果表明,增大橡胶气囊体积可有效改善车辆垂向平稳性;附加空气室体积达到一定值时,进一步增大对提高车辆垂向平稳性作用不大,应保证附加空气室容积至少为35 L;随着节流孔直径的增大,车辆垂向平稳性指标首先快速减小然后缓慢增大,说明节流孔直径存在一较优取值范围,约为15~25 mm,使车辆垂向平稳性达到最佳。     

结构参数以及工质对静压气体轴承动力学参数的影响

基于MATLAB编程,通过有限差分法(FDM)耦合比例分割法获得压力分布;采用偏导数法(PDM)推导出扰动状态的润滑方程求得静压气体轴承的动力学特性参数;分析静压气体轴承的结构参数(供气孔数量、气膜间隙、节流方式)以及工质(空气和He)对其动力学特性的影响,以及动刚度和动阻尼系数随着各参数的变化规律。结果表明:气膜间隙、单排供气孔数以及工质的种类对直接刚度均有影响,但对阻尼一级交叉刚度系数影响较小;节流方式对直接刚度系数以及直接阻尼系数影响较大,对多交叉刚度系数以及交叉阻尼系数影响较小;固有孔节流的主刚度以及主阻尼系数大于间隙节流。     

空气弹簧动刚度模型关键非线性参数辨识及动态特性研究

提出了一种考虑等效阻尼及滞回特性的乘用车用空气弹簧动刚度模型,给出模型中各部件物理意义及数学表达以适用于空气悬架的精确控制.基于模型解析表达式给出一套针对模型中有效面积等效刚度、空气气囊刚度和等效阻尼等关键非线性参数辨识的一般方法,设计示功试验对各参数项进行辨识并验证了在大行程下动刚度模型及参数辨识方法的正确性和可行性...     

一种剪式座椅振动特性的理论分析

建立了一种剪式驾驶员座椅的运动微分方程，导出了其固有频率f0、阻尼比ε和振动传递率η的理论计算公式，分析了系统主要参数对振动特性参数．f0、ε和η的影响，并以HY—Z04型剪式座椅为例，计算了系统的振动特性参数．fo、ε和η的值，分析了它们随等效簧载质量m的变化规律。研究结果表明：座椅的、fo、ε均随座椅悬架系统等效簧载质量m的增大而减小；η在振动放大区随着m的增大而增大，在隔振区随着m的增大而减小；示例座椅的阻尼比ε明显偏大，以致其在隔振区的振动衰减能力变差，故需对其作进一步的优化处理。