车辆油气悬架系统非线性动力学行为分析与仿真研究

发布时间：2020-09-05 07:25

　　车辆是人们日常出行与运载货物的重要交通工具,油气悬架系统能够有效地降低行驶车辆的振动,有助于提高行驶车辆平顺性和操纵稳定性。油气弹簧构造简单,以高压惰性气体作为弹性介质,以液压油作为传导作用力介质,使油气悬架系统具有很强的非线性刚度和非线性阻尼特性,提高了悬架的振动缓冲能力。油气悬架非线性刚度特性可以适应车辆载荷较大的变化,非线性阻尼特性能够很好地缓冲车体振动。油气悬架的刚度和阻尼具有良好的设计性,对气室调节气压可以改变系统刚度;对油气弹簧通过充放油,还可以调节车身高度。因此研究油气悬架系统参数对车辆振动特性的影响具有重要意义。首先,本文介绍了油气弹簧的结构和工作原理,结合机械振动理论、气体力学和液体力学,推导出单气室油气弹簧数学模型,建立了二自由度车辆油气悬架非线性数学模型。其次,利用增量谐波平衡法获得了二自由度单气室油气悬架系统动力学模型的周期响应与时域响应,并通过与四阶龙格-库塔数值积分法(RK法)进行比较,验证IHB法(增量谐波平衡法)取三个谐波项就可以满足计算精度需要,并运用IHB法得到悬架系统幅频特性,研究系统参数对系统振动特性的影响。最后,根据相似系统理论,机械系统中的弹簧、阻尼器分别与电路的电阻、电容相对应。由二自由度单气室油气悬架系统方程经过变换后得到的一阶方程组,推导出与之对应的电路图,根据电路图得到电路方程。电路通过Multisim软件模拟实现,由电路得到的相位图与机械系统的数值仿真结果进行对比。验证机械系统通过电路模拟实验的可行性,为建立机械实验系统困难时可以用电路系统来模拟机械模型提供了理论参考。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.33
【部分图文】：

圆锥形螺旋弹簧,悬架,气体弹簧,大型客车

图 1-2 圆锥形螺旋弹簧悬架钢板弹簧悬架是由多个不同长度的钢架如图 1-4 所示，钢板弹簧受到外力影响从而起到减振器与导向机构的作用[12]。钢但是体积比其他悬架较大，且储能比较小气体悬架由气室构成，用气体当作悬构如图 1-5 所示。从结构形式上来分，可以刚度较小，所以固有频率比较低，而且受车辆的平顺性和可操作性。气体弹簧质量复杂，价格昂贵，多是用于大型客车、高

变刚度,悬架,气体弹簧

图 1-3 扭杆弹簧钢板弹簧悬架是由多个不同长度的钢板组合在一起。其中变刚度式钢板弹簧悬架如图 1-4 所示，钢板弹簧受到外力影响而发生变形，各片钢板之间相互产生摩擦，从而起到减振器与导向机构的作用[12]。钢板弹簧悬架结构简单从而制造方便省事，但是体积比其他悬架较大，且储能比较小，一般用于载货汽车上。气体悬架由气室构成，用气体当作悬架的弹性元件，位于车身和车轮之间，结构如图 1-5 所示。从结构形式上来分，可以分为膜式、囊式和复合式。气体弹簧由于刚度较小，所以固有频率比较低，而且受外载荷影响刚度是可变的，从而提高行驶车辆的平顺性和可操作性。气体弹簧质量小，并且使用寿命比较长，但是结构较为复杂

运算电路,反相,比例,反相输入

34图 4-2 反相比例运算电路输出为：102iRu uR 大倍数为：0 102uiu RAu R 运算电路加两个以上的输入电路就是反相输入加

【参考文献】