基于正交试验工程车辆油气悬挂优化设计建模分析

油气悬挂因为结构简单且具有良好的非线性变刚度和变阻尼特性,其应用非常广泛。根据单气室油气悬挂的结构特点对其进行参数化,利用四分之一车辆振动系统进行试验设计分析,确定对车辆振动性能影响最大的结构参数和结构参数之间的组合;进行结构性能参数优化分析,分析车辆振动性能达到最优时,结构参数的分布情况和分布规律。利用正交试验法对油气悬挂设计参数进行优化,同时结合油气悬挂数学模型,提出利用活塞和阻尼孔与活塞杆直径之比、单向阀当量直径与阻尼孔直径之比等3个参数来简化设计过程。分析油气悬挂参数对车辆行驶平顺性和操作安全性的影响趋势和以影响程度为衡量标准的影响顺序,从而确定主要因素和相对次要因素,对油气悬挂进行参数优化。从分析结果可知:悬架的初始位置对油气悬挂性能影响最大,其次为活塞与活塞杆直径之比;设计变量对目标的影响大小依次为:x_0λ_1τ_2τ_1d;在悬挂设计过程中,λ_1与τ_1能取值使得目标函数值达到最小,d与τ_2则需要在其对目标函数的影响趋势下根据实际约束条件选取;优化后,系统性能有较大改善。     

双气室油气悬挂结构设计及仿真分析

在分析油气悬挂系统结构及基本工作原理的基础上,对双气室油气悬挂缸主要参数进行计算,并建立其数学模型。基于AMESim软件建立了油气悬挂的仿真模型,分析了悬挂缸阻尼孔径、蓄能器初始压力和初始体积对油气悬挂输出特性的影响,结果表明:悬挂缸阻尼孔径对阻尼特性影响较大,而蓄能器初始压力和体积是影响悬挂系统刚度的主要因素。仿真结果对油气悬挂系统的设计及相关参数的选用具有参考价值。     

连通式油气悬挂系统刚度特性分析

建立了连通式油气悬挂系统的铅垂线刚度和侧倾角刚度的计算公式,分析了悬挂质量、蓄能器容积、初始充气压力,悬挂缸面积比以及悬挂缸的安装距等对刚度特性的影响,分析结果可以为连通式油气悬挂系统的设计提供依据。     

起重机油气悬挂系统刚度特性仿真与试验对比分析

为了验证液压油缸与蓄能器组成的油气悬挂系统刚性的非线性特性,将某起重机油气悬挂的液压系统作为研究对象,建立油气悬挂系统的刚度计算数学模型,并借助MATLAB作出了刚度变化曲线;在不同试验工况下进行刚度特性分析和比较,指出了理论模型与试验结果的差距,验证了油气悬挂系统的刚度变化趋势,对深入分析油气悬挂系统的其他性能具有借鉴意义。     

工程车辆油气悬挂温度场影响因素分析

油气悬挂内部物理状态对其输出特性具有重要影响,其中温度场的变化是不可忽略的重要因素。根据油气悬挂的结构特点,搭建力学模型;基于传热学理论,考虑了缸筒和活塞杆的热容对油气悬挂温升的影响,运用集中参数热模型法建立了油气悬挂的热力学模型,并将其与油气悬挂的非线性输出力数学模型相结合,得出了油气悬挂温度变化的规律。搭建油气悬挂周期激励试验台,通过油气悬挂热力学模型的计算结果和油气悬挂周期性激励加载的试验结果都表明:油液是影响悬挂温升的主要内部因素,而且在外界激励存在的情况下,由于与外界环境的热量交换,悬挂的温度会逐步达到一个平衡的状态;同时试验结果中输出力的变化趋势表明:悬挂系统温度变化对悬挂输出力的影响是不能忽略的,在实际中应加以重视。     

油气悬挂系统特性分析及其动态仿真研究

本文分析了车辆油气悬挂系统的基本特性包括阻尼特性,变形特性,刚度特性和频率特性等。采用功率键合图法建立系统的动态模型,利用数字仿真方法研究车辆在路面不平度激励下的振动响应,分析各参数对振动性能的影响,并针对独立式和连接式两种悬挂形式作了性能比较。     

基于Simulink油气悬挂热力学特性建模分析

油气悬挂结构简单并且具有良好的非线性刚度和阻尼特性,是载重自卸车重要的减振装置。通过建立油气悬挂内部热量模型,直观呈现出悬挂内部各部分在车辆工作中温度变化及之间的热量交换。根据油气悬挂的结构特点,基于Simulink搭建完整的油气悬挂工作过程热交换模型,对工作过程中的动力学特征和内部各部分之间的换热规律进行分析。设计并搭建试验台,模拟悬挂被动激励,对其静态特性和动态特性进行测试,同时对油气悬挂对外输出力及油液、氮气的温度等内部介质物理参数进行测量。仿真和试验结果的对比表明:在激励一定的情况下,随着悬挂工作时间的持续,各部分温度会逐步达到一个平衡状态,在真实工况中油液温升影响占主要因素,而且温升对悬挂输出力特性有一定的影响,表明所搭建模型的准确性,为进一步研究提供参考。     

悬挂缸倾斜的连通式油气悬架刚度特性研究

油气悬挂缸的安装角度对连通式油气悬架刚度特性具有重要影响,从悬挂缸安装角度出发,推导了连通式油气悬架系统的理论刚度计算公式,并利用MATLAB建立了其模型。利用ADAMS和AMESim建立了相应的联合仿真验证模型,并搭建了实验测试平台。针对连通式油气悬架系统进行了侧倾刚度和垂直刚度的理论计算、仿真和实验测试,通过理论计算、仿真和实验测试结果的对比分析,证明了理论计算公式的正确性。在此基础上,分析了悬挂缸不同安装角度的侧倾和垂直刚度特性。分析结果表明:随着悬挂缸安装角度的增大,连通式油气悬架的侧倾刚度减小,侧倾刚度的非线性特性变弱,其垂向刚度增大。     

基于ADAMS和AMESIM联合仿真环境的油气悬挂虚拟试验研究

为实现油气悬挂机械、液压系统一体化虚拟样机设计,提出了基于ADAMS与AMESim联合仿真环境的虚拟样机建模与仿真试验方法,运用ADAMS软件建立了油气悬挂系统1/12车辆动力学模型,应用AMESim软件对液压系统建模,并实现了两模型的接口设置。通过联合仿真试验,分析了典型路面激励下油气悬挂及车体的动态响应。仿真试验结果较好地反映了油气悬架实际系统的工作特性,验证了所建模型的有效性。     

基于Simulink气体溶解对油气悬挂输出特性影响分析

油气悬挂结构简单且刚度较高,广泛应用于复杂激励的工程车辆。根据油气悬挂的输出力特点,对构成输出力的各部分进行分析;采用B-W-R真实气体状态方程,考虑气体在油液中的溶解特性,获取阻尼力方程,以此建立油气悬挂输出力的数学模型;根据数学模型,基于Simulink建立仿真模型,分析不同的饱和溶解体积下,考虑溶解特性与否时,气体压力变化和悬挂的阻尼力特点;搭建1/4车辆悬挂模型,分析缓慢静态加载和动态加载下,气体压力和阻尼力的变化,并与仿真结果进行对比分析,验证数学模型的准确性。结果可知:气体压力受溶解性影响较大,压力上升时,由于气体溶解致使剩余气体质量减小,造成压力减小;而压力下降阶段,由于压力减小,气体析出,导致气体压力上升;考虑气体溶解,比未考虑溶解时,悬挂内气体压力的分界点在初始充气压力0.95 MPa;由于气体溶解特性作用,在腔体的压缩过程,极限状态压力值几乎无变化,而在伸长状态时,则变化较大,极值明显较小,整个过程压力值由初始2 MPa降低至终值1.5 MPa;仿真结果与试验结果压力变化趋势基本一致,表明基于B-W-R真实气体方程,考虑气体在油液中的溶解和析出的影响,建立的油气悬挂输出力数学模型可靠性较高,为此类设计提供参考。