带附加气室空气弹簧力学特性参数试验

为了揭示带附加气室空气弹簧动力学特性,基于1T15M-2膜式空气弹簧建立了带附加气室空气弹簧力学特性试验测试系统,利用自由衰减振动的方法研究了簧上质量、节流孔直径、附加气室容积等因素对系统等效刚度、等效阻尼及固有频率等力学特性参数的影响.试验结果表明:在保持弹簧工作高度不变的前提下,增加簧上质量会增大弹簧等效刚度,但簧上质量的变化对弹簧的等效阻尼比和固有频率影响不大;随节流孔直径的增大,等效阻尼先增大后减小;在节流孔直径4～7 mm范围内,等效刚度和固有频率均由最大值迅速降到最小值;在附加气室容积小于主气室容积2～3倍范围内,增大附加气室容积有利于降低空气弹簧的等效刚度和固有频率;在节流孔有效作用下,再增大附加气室容积会明显增大空气弹簧等效阻尼比.     

三轴车辆连通式油气悬挂系统的综合特性

为了探讨油气悬挂系统连通方式与整车操纵稳定性和行驶平顺性的关系,针对三轴车辆油气悬挂系统的6种连通方式进行研究。在双气室油气悬挂系统仿真分析和实验验证的基础上,利用ADAMS和AMESim建立各种不同连通方式的油气悬挂系统整车联合仿真模型,主要讨论了各连通方式的油气悬挂系统垂直、侧倾以及俯仰的刚度和阻尼特性。仿真研究结果表明,各连通形式中L3型油气悬挂系统综合特性更好。     

双气室油气悬挂建模与特性研究

悬挂性能直接决定着车辆行驶平顺性和操控稳定性,双气室油气悬挂系统是一种新型悬挂。阐述了双气室油气悬挂的工作原理并建立了其参数化模型,通过与传统被动式悬挂的传递函数的比较,揭示了其刚度和变阻尼可随激励频率改变自动改变的特性。采用非支配排序遗传算法进行了多目标优化,结果显示其三个悬挂性能指标均优于传统的被动式悬挂。根据多目标优化得到的Pareto最优解选取悬挂参数,并进行时域仿真验证了上述结论。      

车辆油气悬挂的阻尼阀设计

根据油气弹簧的结构特点,基于1/4车辆悬挂线性模型,给出了求取悬挂最优线性阻尼的方法,并应用等效线性化方法,确定阻尼阀的结构参数.给出了一种带安全阀的阻尼阀结构方案,利用该方案设计出的阻尼阀体积小、开阀流量大并能承受较大的背压.设计的减振阀已完成台架试验,试验报告通过定型评审.提供的设计方法和结构方案可以作为油气悬挂,特别是重型车辆油气悬挂阻尼阀设计的参考.     

粘弹性分数阶导数模型的等效粘性阻尼系统

粘弹性分数阶导数模型已很好地用于拟合高分子材料的力学特性,但动力学时域响应分析要用到分支解析函数的反Laplace变换,计算非常繁琐.为简化计算,讨论了粘弹性分数阶导数模型的等效线性粘性阻尼系统.对于单自由度系统,得到了等效阻尼,等效刚度的表达式,并比较了δ-激励和简谐激励下原系统和等效系统的时域和频域响应.结果表明,在小阻尼窄带响应条件下等效系统响应与原系统相差很小,此时用等效系统代替原系统可减小计算难度并保证足够的计算精度.     

油气悬架非线性刚度模型的统计线性化分析

针对特定结构的单气室油气弹簧，建立了包含刚度，阻尼和摩擦等非线性特性的非线性数学模型，通过对油气弹簧非线性弹性力的深入分析，提出了可以将弹簧刚度简化成平方非线性的观点，利用随机振动理论对油气悬架的非线性刚度模型进行了统计线性化分析，得到了统计意义下的油气悬架的刚度线性化模型，仿真结果表明，油气弹簧的刚度随车辆载重的增加而增大，但随路面激励特征系数的增大而略有下降。     

悬架系统非线性特性对车辆垂向性能的影响

结合某轮边驱动电动车相关参数,建立考虑导向杆件、弹性元件,以及阻尼元件空间结构、空间姿态和空间尺寸的双横臂扭杆弹簧悬架系统的数学模型,研究该悬架所具有的结构非线性特性及其对车辆行驶性能尤其是车辆垂向性能的影响.相关结论将被动悬架等效阻尼、刚度匹配引入到非线性领域,完善了被动悬架现代设计理论.     

双气室油气平衡悬架的设计

为满足重型车辆在多种载荷下对刚度的需求,提出了一种蓄能器参数不同的双气室油气平衡悬架,并建立了其数学模型.提出了此种悬架蓄能器参数的确定方法,并用具体算例加以验证.计算结果表明,通过对蓄能器参数的合理匹配可以实现油气平衡悬架刚度的改变,使得多轴重型车辆在不同载荷下刚度合理变化,实现在各种载荷下悬架系统的偏频基本一致,改善了车辆的性能.     

摆动缸式油气悬挂系统动态特性参数敏感性分析

为研究摆动缸式油气悬挂自身参数变化对履带车辆中"负重轮-悬挂-簧载质量"系统的影响,在典型工况下,对该系统的动态响应特征展开参数敏感性分析.结合油气悬挂的结构特征建立机械-液压耦合的动力学模型,并应用试验台架测试结果评价该模型的有效性.选取摆动缸式油气悬挂的关键参数,分析其刚度与阻尼特性随关键参数的变化趋势,并在脉冲激励工况下分析上述参数变化对油气悬挂系统动态响应行为的影响.结果表明:油气悬挂刚度在悬挂变形量不大时受蓄能器内气体初始体积的影响较大,在悬挂压缩变形较大时受油气悬挂定位角的影响较大;簧载质量垂向加速度与负重轮动载荷在低频时受蓄能器初始气体体积影响最大,在高频时受阻尼阀孔截面积影响最大;悬挂动行程受关键参数的影响趋势与之相反.     

二自由度油气悬架统计线性化参数研究

采用油气弹簧作为弹性元件的油气悬架具有压缩刚度渐增、复原刚度渐减的非对称刚度特性. 以二自由度油气悬架为研究对象,将油气悬架非线性刚度在静平衡位置处展开成泰勒级数,应用统计线性化方法,得到了油气悬架等效刚度、动态平衡位置与油气弹簧结构参数、路面不平度以及车速之间的封闭关系式. 数值仿真结果验证了关系式的正确性.      

非线性油气悬架系统平顺性仿真与参数优化设计

基于油气悬架台架实验,建立工程自卸车八自由度数学模型,该模型包含刚度五次方非线性和阻尼立方非线性.在此基础上利用SIMULINK建立仿真模型,并用实验验证仿真模型的正确性.通过对油气悬架参数的灵敏度分析,确定优化变量,然后以行驶平顺性为优化目标,建立油气悬架参数优化模型,利用SIMULINK、遗传算法对油气悬架参数进行联合优化设计,得到油气悬架理想的非线性刚度和阻尼特性曲线.仿真分析与实验结果表明:油气悬架的减振特性需要进一步优化设计.优化后,各车速下座椅的加权加速度均方根值分别降低了约17.3％,18.8％,25.8％,油气悬架的减振性能和整车行驶平顺性得到明显改善.     

混联ISD悬架寄生阻尼和附加刚度对性能的影响分析

为了将混联ISD悬架工程化,提出一种液力惯容器和油气弹簧结合的混联ISD悬架设计方案.针对工程化过程中产生的寄生阻尼和附加刚度可能会恶化悬架性能的问题,建立包含惯容器寄生阻尼和油气弹簧附加刚度在内的1/4工程化混联ISD悬架模型.通过仿真计算,分析寄生阻尼和附加刚度对悬架性能的影响,并利用多目标优化方法,对寄生阻尼和附加刚度进行优化设计.结果表明,与混联ISD悬架相比,工程化混联ISD悬架的车身加速度、悬架动行程和轮胎动载荷功率谱密度低频共振峰值分别下降了9.1%,65.9%,11.8%,均方根值分别降低了1.6%,3.9%,1.1%.可见,在混联ISD悬架的工程化设计中,通过优化设计,将寄生阻尼和附加刚度控制在合理水平,能使工程化前后悬架性能基本一致.      

油气平衡悬架可调阻尼阀外特性的设计

针对油气平衡悬架幅频特性的特点,提出了其阻尼外特性非线性设计的原则.以提高整车的瞬态响应特性、平顺性、车轮接地性为目标,对某油气平衡悬架可调阻尼阀外特性进行了稳健性设计.结果表明,合理设计可调阻尼阀大阻尼状态下开阀前阻尼系数,可以提升车辆的操纵性和状态转换时的舒适性;应用田口方法设计了大、中、小三级阻尼阀外特性参数,使悬架的性能更加稳健.     

隔震结构分析的等效迭代CCQC反应谱方法

针对隔震结构地震响应分析,提出了一种修正的CCQC (complex complete quadratic combination)反应谱法。鉴于常规CCQC反应谱方法应用中等效参数选择的困难,构造了通过迭代确定隔震支座合理等效力学参数的新算法——等效迭代CCQC反应谱法。采用该方法对一栋七层基础隔震框架结构进行响应计算,并与非线性时程法和常规CCQC反应谱法进行结果比较和分析,验证了方法的可行性和合理性。结果表明:本文方法可排除常规分析中隔震层等效刚度与阻尼参数选择的主观因素影响,有效提高分析精度和计算可靠性。     

非线性复合式悬架系统设计

针对装有油气悬架的车辆在实际应用中所面临的可靠性问题,提出了一种以油气悬架和螺旋弹簧共同作用提供弹性力的复合悬架.结合一种越野车悬架系统参数,给出了复合悬架刚度参数的匹配方法,对复合悬架和油气悬架系统的工作压力、载荷特性及刚度特性进行了对比,并通过仿真进一步对比了其平顺性评价指标.结果表明,复合悬架与油气悬架相比,在降低系统压力,提高可靠性的同时,保证了良好的越野平顺性,更适合于越野车辆.     

单轮车辆非线性悬架的最优阻尼匹配

以单轮非线性刚度、非线性阻尼的悬架为对象,进行统计线性化分析,得到二自由度各响应均方根值的计算公式. Simulink仿真验证了关系式的正确性. 车身加速度均方根值是关于等效线性阻尼的凹函数,故存在唯一的等效阻尼系数可使车身加速度均方根值达到最小. 该结果可用于非线性悬架的匹配和阻尼半主动控制策略的实现.      

阀系参数对油气悬架阻尼特性的影响

设计了一种阻尼可调的油气悬架,对其结构和工作原理进行了分析,建立了油气悬架非线性阻尼数学模型.通过应用Matlab/Simulink软件仿真,分析了并联节流孔大小对油气悬架阻尼特性的影响,并进行了实验验证,结果吻合较好,表明上述模型的建立及实验方法是合理可行的.采用该方法,分别对串联节流孔大小、单向阀最大开度以及单向阀弹簧预压缩量对油气悬架阻尼特性的影响进行了仿真.结果表明,通过合理选择上述参数,可以得到较为理想的油气悬架阻尼特性.     

变杆长X形结构隔振系统动力学特性研究

针对传统三参数隔振器谐振段与高频段的隔振效果不能同时保证的问题,提出了一种将几何非线性特征变杆长X形结构隔振器的模型. 该模型采用谐波平衡法建立动态响应解析模型,并且将解析解与时域数值解和多体动力学软件Adams得到的仿真数据进行对比,证明解析解正确. 在此基础上,分析了变杆长X形结构隔振系统的等效刚度系数、等效阻尼系数、力传递率和多频稳态激励条件下传递到基础的动态力以及关键设计参数对隔振系统传递特性的影响. 结果表明变杆长X形结构隔振系统等效刚度和等效阻尼呈单调递增变化;变杆长X形结构隔振系统谐振峰值显著减小且频率未发生变化,对应时域力响应也呈现出相同的变化特征.