矿用自卸车油气悬架力学特性研究与优化

矿用自卸车行驶道路恶劣且载重量大,严重影响了行驶平顺性,而油气悬架的力学特性对改善整车平顺性有着重要作用。为研究和优化悬架力学特性,在考虑悬架快速加载和油液通道的附加阻力、进口局部阻力、弯道阻力的基础上,建立精确的弹性力和阻尼力公式。利用Fluent软件结合Volume of Fluid两相流模型和动网格技术,仿真得到油气悬架非线性力学特性,以对比推导的力学公式。此外,在悬架力学公式的基础上,建立包含柔性化车架的整车刚柔耦合模型,并将模型仿真结果与试验结果进行对比,得到座椅加速度响应最大误差为8.5%,验证了所建模型的准确性。采用遗传算法对悬架参数进行优化,座椅加权加速度方均根值降低了23.58%,有效提高了矿用自卸车的平顺性。     

基于平顺性的油气悬架参数动态分析与优化

以提高汽车行驶平顺性为目的,对油气悬架系统参数进行优化.建立油气悬架系统的二自由度1/4车辆数学模型.基于数学模型,在Matlab/Simulink软件中利用模块组合的方法建立仿真模型,并构建以车身垂直方向的加权加速度均方根值为目标函数的优化模型.优化算法采用遗传算法,通过编程将仿真模型、优化模型结合起来,实现Simulink、遗传算法对油气悬架系统参数的动态联合优化设计.利用该方法对某矿用自卸车前油气悬架设计阶段的结构参数进行优化,仿真结果表明:由该方法确定的油气悬架结构参数使车身垂直方向的加权加速度均方根值下降29.35%,加速度功率谱密度共振峰值降低23.6%,从而明显改善了汽车的行驶平顺性,同时也为其他类型的非线性悬架系统的动态优化设计提供了借鉴.     

基于刚柔耦合模型的电动轮自卸车平顺性分析与优化

为了分析和优化自卸车的平顺性,在国内某矿山上对某国产大型电动轮自卸车进行了平顺性试验,得到了其甲板、座椅等位置的振动加速度并进行了分析,结果表明,其行驶平顺性较差,应当对其进行优化。为了提高平顺性分析动力学模型的精确性,建立了包含柔性化车架的整车刚柔耦合多体动力学模型,并通过试验数据对模型进行了验证,结果表明,所建立的模型精度比纯刚体动力学模型提高了11.5%。针对非线性油气悬架的特点,以油气悬架结构参数为设计变量,以平顺性综合评价值为目标函数,建立了平顺性优化近似模型,采用Pointer算法对其平顺性进行了优化,结果表明,优化后自卸车的平顺性提高了27%。     

油气悬架在全液压底盘上的应用与建模

为克服传统的弹簧悬架系统线性特性的缺点,在全液压底盘上采用先进的油气悬架技术。油气悬架系统具有非线性的变刚度特性和变阻尼特性,有助于提高车辆的平顺性和稳定性。根据车辆工作要求,对悬架系统进行部分参数计算,为油气悬架的设计提供理论依据。根据双缸耦连物理模型,建立刚度特性和阻尼特性的非线性数学模型,为油气悬架的参数选择和优化奠定基础。合理地选择油气悬架系统的工作参数,将会进一步提高车辆的平顺性和稳定性。     

基于VOF模型与动网格技术的油气悬架气液两相流数值模拟

针对某型大吨位矿用自卸车油气悬架为油气两相相互接触的特点,拟从多相流数值仿真的角度对其非线性刚度阻尼特性进行分析。首先,在探讨了现有多相流建模方法适用性、湍流模型适用性的基础上,结合VOF模型和动网格技术,在Fluent软件中建立悬架的气液两相流模型,并采用UDF方法对两相流模型的边界运动形式进行预定义。其次,模拟了悬架拉伸和压缩状态下的内部瞬态流场特性,得到不同时刻相应流道中的速度和压力云图,提取出气室内压力的变化以及悬架内因阀系结构而产生的压力差的变化,进而计算得到其刚度和阻尼特性曲线。再次,将所求力学特性曲线通过Spline函数导入ADAMS/View中,建立了某型矿用自卸车的多体动力学模型,开展了随机道路平顺性仿真分析,并借助实车道路振动测试验证了仿真结果的准确性。最后,通过两相流仿真分析了阻尼孔倒圆大小、开孔角度、不同单向阀开度对悬架阻尼特性的影响。     

矿用汽车前悬架瞬态和稳态侧倾特性分析

侧倾特性是影响车辆平稳运行和安全行驶的重要因素,采用理论分析、仿真模拟和试验验证相结合的方法研究某款矿用自卸车前悬架的瞬态和稳态侧倾特性。结合油气悬架理论模型和台架试验分析结果,获得单气室油气悬架的非线性刚度和阻尼特性,分析悬挂缸的主要结构参数和工作参数变化对其输出特性所产生的影响;采用图解法确定独立前悬架侧倾中心的位置。建立矿用汽车独立式前悬架的数学模型和侧倾运动动态仿真模型,对前悬架的侧倾运动特性进行分析。通过仿真模型讨论油气悬架系统的阻尼孔面积、单向阀过流面积、初始充气量对质心侧倾性能的影响。采用正交试验的方法研究前悬架的稳态侧倾特性,最后通过灵敏度获得对悬架侧倾特性最敏感的变量。结果表明:油气悬架在抗侧倾能力上明显要优于其他类型的悬架     

矿用自卸车两级压力式油气悬架特性分析

矿用自卸车具有载重量大、能够在恶劣路况行驶的特点,油气悬架因其刚度和阻尼的非线性特性能较好适应外载荷激励变化,在大型工程车辆中得到广泛应用。为解决单气室油气悬架在车辆重载时刚度过高的问题,设计了一种新型两级压力式油气悬架,并以某型矿用自卸车1/4油气悬架为研究对象,通过仿真和实验对比分析了单气室油气悬架与两级压力式油气悬架在通过路面障碍物时的系统输出特性。结果表明:通过高度120 mm的路面障碍时,与单气室油气悬架相比,两级压力式油气悬架的油缸峰值压力降低了12.54%;活塞压缩行程的最大位移增加了37 mm,这将更有利于保持车身姿态,提高防侧倾能力;车辆振动的加速度峰值降低了26.10%,功率谱密度峰值降低了27.52%,车辆行驶平顺性得到明显改善。     

基于参数识别的截割头纵向随机振动响应优化

为减小纵轴式掘进机截割头的振动,利用Lagrange方法并结合虚拟激励法推导了该型掘进机的纵向运动微分方程,根据Daubechies小波函数多尺度逼近方法和最小二乘法原理,将掘进机在随机激励作用下系统的时变阻尼和时变刚度用多尺度函数的线性组合表示,从而将时变参数识别问题转化为时不变问题。将识别出的刚度和阻尼值作为初始条件,借助鱼群算法以截割头纵向振动的位移响应为目标函数对参数进行了优化。结果表明：参数优化后截割头纵向振动的位移响应的均值下降了18.3%。为验证优化结果的可靠性,利用ADAMS建立了整机的多刚体动力学模型。仿真结果表明,截割头的位移响应变化与理论计算的结果较接近,从而验证了优化结果的有效性。     

基于平顺性的同侧耦连油气悬架系统参数研究

为研究同侧耦连油气悬架系统参数对车辆行驶平顺性的影响,针对某60 t矿用铰接式自卸车,运用SIMPACK建立整车动力学模型,运用AMESim建立全液压悬架模型,并以Simulink为平台进行了联合仿真试验,分析同侧耦连油气悬架系统的初始充气压力和连通管路直径对自卸车车身质心加速度和车辆总加权加速度均方根值等指标的影响规律。仿真结果表明:在研究范围内该悬架系统的初始充气压力越小、连通管路直径越大,自卸车的行驶平顺性越好。     

单气室油气悬架平顺性仿真分析

对一种单气室油气悬架的结构与工作原理进行了描述,结合其工作原理推导了阻尼特性的数学模型,以此为理论基础利用AMESim软件搭建了油气悬架的仿真模型,并进行了油气悬架阻尼特性的仿真试验,结合台架试验数据验证了仿真模型的正确性,分析了阻尼孔、单向阀系参数对油气悬架阻尼特性的影响。然后,进一步搭建了油气悬架二自自度模型,以车身加速度、悬架动行程、车轮动位移为指标考察了油气悬架的平顺性能,与传统悬架系统性能进行了对比。研究结果表明:该单气室油气悬架可以较好地提高车辆行驶平顺性。     

基于灰狼算法的矿用自卸车油气悬架半主动控制

为解决矿用自卸车乘坐舒适性与道路友好性相矛盾的问题,提出了一种可控阻尼阀式半主动油气悬架系统。搭建了包含摩擦力的油气弹簧AMESim物理模型,建立了可控阻尼阀的多项式力学模型;设计了一种以可控阻尼阀驱动电压为半主动控制对象的改进天棚控制策略,并基于灰狼优化算法对改进天棚策略关键控制参数进行优化。联合仿真结果表明：D级随机路面下,半主动油气悬架的车身加速度相比被动悬架减小了11.4%,而轮胎动载荷仅增加了1.1%,相比传统天棚控制策略,更好地兼顾了矿用自卸车的乘坐舒适性和道路友好性。硬件在环试验结果也验证了该控制策略的有效性和可行性。     

同侧耦连油气悬架车辆平顺性分析

针对同侧耦连油气悬架对多轴车辆行驶平顺性的影响,建立同侧耦连油气悬架液压系统模型和整车与油气悬架耦合动力学模型。开展油气悬架台架试验,验证了油气悬架模型的正确性。安装同侧耦连油气悬架和独立悬架车辆在随机路面输入下进行了行驶平顺性仿真分析,并对同侧耦连油气悬架车辆平顺性进行参数化分析。结果表明,随机路面输入下,同侧耦连油气悬架各油缸刚度特性一致,因此车身俯仰角较独立悬架较小,且能够平衡各轴轮胎动载荷;随着车速的增加,车身质心加权加速度和轮胎动载荷均呈增加趋势,但车身质心加权加速度在车速为50~60 km/h过程中稍有下降,在车速为60~80 km/h过程中基本保持不变;蓄能器静平衡初始体积减小,刚度增大,车身质心加权加速度随蓄能器静平衡初始体积减小呈增大趋势,但在车速为60~80 km/h过程中不同初始体积对加速度影响不同,蓄能器静平衡初始体积变化对轮胎动载荷影响不明显。     

活塞导向长度对油气悬架减振性能的影响

烛式油气悬架兼有主销的作用,所以通常具有2°～5°的安装内倾角,内倾角会造成油气缸承受横向力的作用,从而增大缸筒和活塞之间的摩擦力.摩擦力增大会影响油气缸的减振性和车辆乘坐舒适性,严重时会造成油气缸"摩擦锁死"现象,使油气缸失去减振能力.以某矿用自卸车的烛式油气悬架为研究对象,通过理论分析了缸筒和活塞之间摩擦力的影响因...     

矿用汽车油气悬架系统建模与仿真

以WC5铰接式矿用汽车的油气悬架系统为研究对象,建立了包括刚度、阻尼、摩擦等因素的油气悬架系统非线性数学模型,并对油气悬架系统刚度特性和阻尼特性进行分析;分析表明,蓄能器初始条件直接决定着油气悬架的刚度特性,增大悬架缸的内径,减小单向阀、阻尼孔的直径则产生的阻尼力增大,这为矿用汽车油气悬架系统的设计提供了一定的参考依据。     

基于ADAMS的货车悬架参数多目标性能优化

以多体动力学理论为基础,利用机械动力学分析软件ADAMS建立某轻型货车的整车虚拟样机模型,研究悬架系统对乘员舒适性及车辆对道路破坏程度的影响.对行驶平顺性和道路友好性各自的评价指标进行了数值计算,分析了行驶车速、悬架弹簧刚度和减振器阻尼对车辆平顺性和道路友好性的影响, 最后得到了优化的悬架参数.通过比较优化前、后车辆对道路的动载荷,提出了对车辆悬架设计与使用方面的有益建议.     

多轴工程车辆油气悬架系统参数仿真

建立了多轴越野车辆的平面力学模型,对其参数进行了计算机仿真,仿真参数包括悬架弹簧变刚度和变阻尼,分析涉及的车辆模型有弹簧悬置的车体和4个车桥,研究了车辆系统的6个自由度的运动方程及动态特性,分析了车辆在粗糙路面上的油气弹簧刚度和阻尼特性的非线性变化规律,获得了多轴车辆的悬架系统在路面激励下的响应特性,提出提高车辆平顺性的途径．     

单气室油气弹簧阻尼特性及其影响因素分析

针对某重型特种车辆平顺性研究中单气室油气弹簧阻尼特性的研究问题,基于薄壁小孔理论和范德瓦尔实际气体状态方程,同时根据单气室油气弹簧的结构特点和阻尼的组成建立了相应的阻尼力特性模型,并推导了阻尼系数方程。利用MATLAB软件进行仿真,研究了单气室油气弹簧阻尼特性以及激振频率、幅值、自身结构参数对阻尼系数速度特性的影响。研究结果表明:单气室油气弹簧阻尼特性具有较好的非线性,在压缩阶段的阻尼力较拉伸阶段的大,能够较好地缓解冲击,达到减振效果从而改善车辆行驶平顺性;激振频率和幅值属于外因,仅影响阻尼系数的取值范围,而对其取值及曲率几乎无影响;阻尼系数随活塞杆外径、油管直径的减小而增大,随油管长度的减小而减小。研究结果能对整车振动特性研究中阻尼参数的选取及油气弹簧阻尼特性设计优化等工作提供较为系统的理论支持。