Development of a Composite Suspension with a Coil and Hydro-Pneumatic Spring

A new composite suspension is developed, where a coil spring and a hydro-pneumatic spring are used in order to improve the poor reliability of off-road vehicle with pure hydro-pneumatic suspension. According to road conditions, the two springs play different roles. The method for matching the composite suspension stiffness and distributing the load is proposed. The working pressure of hydro-pneumatic spring as well as the load and stiffness characteristics of composite suspension is compared with a pure hydro-pneumatic suspension. In addition, the ISO weighted vehicle body acceleration, suspension travel and relative dynamic load of the wheels between two kinds of suspension are analyzed with a quarter vehicle mode. The simulation result shows that the developed composite suspension is more suitable for off-road vehicle than the one hydro-pneumatic suspension, because the composite suspension can reduce the working pressure, improve the reliability and keep a similar ride comfort with hydro-pneumatic suspension.

基于键合图法的履带车油气弹簧阻尼阀特性分析

为优化车辆悬挂的阻尼特性,基于功率键合图法建立油气悬挂阻尼阀阻尼特性的参数化模型。针对阻尼阀压缩行程开阀前、开阀后和复原行程下不同工作模式,分析不同工作状态下阻尼阀的节流形式,结合流体力学知识建立阻尼阀压缩和复原行程的阻尼特性模型。通过模型仿真研究结构参数对阻尼阀特性的影响。设计流量试验台对阻尼阀特性仿真结果进行验证。研究结果表明,基于功率键合图法建立的阻尼阀特性模型可以准确地计算出阻尼阀的特性,减小单向阀芯上通孔2和通孔3的直径可以降低悬挂阻尼阀开阀点速度,调整通孔1和通孔4的直径可以在不影响开阀速度的条件下相应调整阻尼力,通孔6的直径只对复原行程的阻尼力产生影响。

基于RBF神经网络的油气悬架平顺性研究

目的 提高整车的行驶性能,使车辆可以自主调节,以适应各种不同的路面,从而达到良好的缓冲效果。方法 以双气室油气弹簧为研究对象,对其组成和工作原理进行详细分析,推导出油气弹簧的阻尼力和刚度等非线性特性与车身位移的关系。根据RBF神经网络控制原理,设计RBF-PID控制器,依靠神经网络自学习性对PID参数动态整定,使整个车身振动衰减,快速达到稳定状态,并基于Matlab/Simulink平台建立仿真模型,在B级和C级不平路面输入的情况下,重点对轮胎动载荷、车身质心加速度以及油气悬挂动挠度等3项性能进行仿真和分析。结果 同普通PID控制相比,RBF-PID控制下,车身3项性能的RMS分别降低26%、54%、0.1%。结论 RBF-PID控制能够克服环境影响,实现油气弹簧特性的可靠控制,提高了车辆行驶的平顺性以及稳定性。

矿用宽体车互联式油气悬架系统平顺性分析

采用钢板弹簧悬架的矿用宽体车难以获得良好的行驶平顺性,为此,提出了一种刚度阻尼可调的互联式油气悬架系统。首先,阐述了互联式油气悬架系统的工作原理,建立了油气悬架系统的数学模型;其次,运用AMESim软件搭建了互联式油气悬架系统和钢板弹簧悬架的仿真模型,确定了仿真模型中的主要参数;最后,在D级随机路面激励下进行了匀速和加速-制动运行工况的车辆行驶平顺性仿真研究,并对仿真结果进行了分析。研究结果表明:与钢板弹簧悬架相比,匀速和加速-制动的空载工况下,互联式油气悬架系统的车身加速度均方根值分别下降了38.7%和38.8%,车轮动载荷均方根值分别增加了3.1%和0.5%,不影响车轮的接地性,悬架动挠度均方根值分别增加了41.6%和39.7%,悬架撞击限位块的概率小于0.1%,满足设计要求;匀速和加速-制动的满载工况下,互联式油气悬架系统的车身加速度、车轮动载荷、悬架动挠度三项平顺性评价指标均得到改善。该结果证明互联式油气悬架系统可提升车辆的行驶平顺性,为矿用宽体车油气悬架系统设计提供参考。

基于MRF-油气阻尼器的履带车辆半主动悬挂模型与分析

现代战争中悬挂系统对履带车辆机动性的意义非常重大,而刚度和阻尼系数同时可调的半主动悬挂将是悬挂系统发展的方向．文章设计了由油气弹簧和叶片式磁流变阻尼器组成的半主动悬挂的结构,并分别基于平板模型阻尼器和单气室高压气缸推导了阻尼力和刚度的计算公式,分析了影响因素．结论表明新的半主动悬挂系统刚度和阻尼系数可调范围能满足在不同路面工况下车辆对减振的要求,并具有Fail-safe功能．

装甲车用双气室油气弹簧刚度特性分析与研究

以一种装甲车用双气室油气弹簧为研究对象,探究影响其非线性刚度特性的因素。首先运用达朗伯原理建立其非线性刚度特性的理论方程并进行数值求解,然后通过实验验证了模型的合理性;进一步分析其主要工作条件和结构尺寸对刚度特性的影响。结果表明:油气弹簧的刚度特性与输入位移激励是非线性的关系,刚度系数会随着支撑质量、蓄能器初始气体压力、反压腔初始气体压力、主腔室面积的增加而增大,随着蓄能器初始气体体积、反压腔初始气体体积、环形腔面积的增加而减小。

基于Simulink的单气室油气弹簧阻尼特性分析

介绍了一种单气室油气分离式油气弹簧的结构及其工作原理,建立了该油气弹簧阻尼特性数学模型,利用Matlab Simulink软件对该数学模型进行仿真,分析了外界激励参数和油气弹簧结构参数对其阻尼特性的影响。仿真结果表明:该油气弹簧的阻尼特性表现为非线性非对称性,伸张行程阻尼力是压缩行程阻尼力的1.6~1.7倍。外界激励幅值和频率的增大会使油气弹簧阻尼力增大,对速度特性基本没有影响。增大缸筒内径会使阻尼力变大,速度特性曲线变陡;增大阻尼孔直径会使阻尼力减小且速度特性曲线变平缓。

基于Simulink单气室油气悬架仿真分析

从单气室油气分离式油气弹簧的结构分析,根据工作原理建立油气弹簧刚度阻尼特性的数学模型和油气悬架二自由度振动模型,使用Simulink搭建仿真模型,分析油气弹簧的特性曲线,并在随机路面激励下得出悬架振动响应曲线。结果表明,油气弹簧具有初始阶段刚度变化小,随位移增大刚度变化大,以及伸张行程和压缩行程阻尼不同的特点,对比普通悬架振动响应曲线,车身加速度减小46.7%,车轮动载荷降低51.6%,油气悬架的整体性能优于普通悬架。

一种整体式支架搬运车油气弹簧的设计

悬架是车架与车桥的重要连接部件,油气弹簧作为悬架的弹性元件,对悬架的减震性能起到了主要作用,可以缓和、抑制不平路面引起的冲击和振动,保障驾驶员的舒适性和所运输货物的完好。针对某井下重载80 t整体式支架搬运车油气弹簧的设计进行研究,基于该支架搬运车特种作业工况和油气弹簧的工作原理,通过结构设计和性能匹配计算,对油气弹簧的安装结构、行程、刚度、阻尼等参数进行设计分析,进而确定了油气弹簧的各项参数。本模型满足80 t整体式支架搬运车在特殊工况下承载和减振的使用需求。

汽车油气弹簧非线性数学模型及特性

以某工程车用油气弹簧为研究对象,考虑了油液的可压缩性、刚度的非线性及活塞与液压缸壁之间的动摩擦力等因素的影响,建立了油气弹簧非线性数学模型,并对不同激振频率和幅值的油气弹簧进行仿真分析.仿真曲线与试验数据的比较结果表明,两者基本吻合,从而验证了油气弹簧数学模型是正确的.基于建立的油气弹簧数学模型,分别对油气弹簧的刚度频率特性、不同速度时的阻尼特性以及不同流量时阻尼阀进出口处的压力差进行了仿真分析.

单气室油气弹簧的优化设计研究

讨论了某军用越野车单气室油气弹簧的优化设计。首先建立油气弹簧的单缸数学模型,进而建立油气悬架系统1/2车辆模型的数学模型。然后根据越野车的特点,以车辆的平顺性和轮胎的接地性作为目标函数,以前、后油气弹簧的主要参数包括主活塞直径、阻尼孔水力直径、单向阀水力直径以及平衡位置时副气室和蓄能器内气体体积与压力作为设计变量,结合约束条件,建立了基于1/2车辆模型的油气弹簧优化设计数学模型,并应用粒子群算法进行了求解。结果分析表明,优化设计后的油气悬架系统的综合性能提高了37.33%。

油气耦连悬架系统的建模与仿真研究

针对车辆轮荷的显著差异会降低车辆的平顺性和驱动能力这一问题,提出了一种油气耦连悬架系统.首先介绍了该系统的结构和原理,并在Matlab/Simulink下搭建了其动力学模型,最后将该模型与车辆动力学仿真软件Carsim进行联合仿真,在不平路面下对是否装有该耦连悬架系统车辆的侧倾角、不足转向度、发动机输出功率等指标进行仿真对比,研究该耦连悬架系统对车辆平顺性和操纵稳定性的影响.仿真结果表明,油气耦连悬架系统可以增加车辆的通过性和驱动能力,提高车辆的平顺性.

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 。

油气弹簧主要参数对悬架系统性能的影响分析

建立了油气悬架系统两自由度1/4车辆模型的数学模型,基于数学模型,应用Matlab6.5/Simulink5.0建立了仿真模型。利用该仿真模型研究了油气弹簧主活塞直径、阻尼孔水力直径、单向阀水力直径以及平衡位置时副气室和蓄能器内气体体积与压力等主要参数的变化对平顺性、悬架动行程和轮胎接地性等悬架系统性能的影响,为油气弹簧主要参数的确定提供了理论依据。研究结果表明,油气弹簧主要参数的确定需要统筹考虑悬架系统的综合性能,在突出主要性能的同时要兼顾到其他性能。

油气消扭悬架的试验与仿真

在ADAMS中建立了油气消扭悬架系统的机械及液压模型,进行了消扭工况仿真并将其与试验数据进行了对比分析,验证了所建油气消扭悬架系统模型的正确性。利用建立的整车模型对油气消扭悬架汽车的性能作出了预测,结果表明,消扭悬架不会破坏汽车的操纵稳定性,且在减小车身的扭矩、轮荷偏载及保证车轮与地面的良好附着方面效果明显。

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.

油气弹簧力学特性分析与试验研究

针对叠加阀片的阻尼阀结构,给出了基于等效厚度法则的阀片变形计算方法,推导了缝隙参数与阀片变形量之间的函数关系式。研究了环形缝隙节流的解析计算,运用流体力学速度边界层理论推导了紊流状态下的缝隙流量表达式。联立范德瓦尔实际气体状态方程,建立了单气室油气弹簧的数学模型。仿真分析了系统弹性力和总输出力随位移的变化关系,与试验数据比较验证了推导过程的正确性。对比研究了相关结构参数对系统输出力的影响规律,为阻尼阀的精确设计提供了参考。

基于AMEsim和Simulink的油气悬架仿真与试验

针对越野车辆减振阻尼阀散热及控制响应滞后的问题,设计了利用外置电液比例溢流阀调节阻尼特性的新型油气悬架。基于AMEsim软件建立油气悬架仿真模型,并利用外特性试验验证AMEsim仿真模型的正确性,在此基础上分析相关参数对悬架刚度和阻尼特性的影响。将所建油气悬架模型应用于车辆振动的半主动模糊控制仿真研究中,随机路面激励下的仿真分析结果表明,车辆行驶平顺性各项指标得到提升,模糊控制效果明显,验证了通过调节溢流阀电流来提高油气悬架性能的可行性。

阻尼可调油气弹簧特性分析与设计研究

根据自主研发阻尼可调油气弹簧的结构形式,分析了叠加节流阀片的挠曲变形量,给出系统流量分配的等效关系。提出运用最小二乘法拟合不同电流强度下控制阀的流量系数,并与实际气体状态方程结合建立了阻尼可调油气弹簧的数学模型。仿真分析了不同电流强度下总输出力随位移的变化关系,通过与试验数据相比较,验证了数学模型的正确性。国内首次实现了不同路况下阻尼可调油气悬挂的实地跑车试验,所得数据为新产品研发提供了参考。

工程车辆油气悬架参数化建模与幅频特性分析

为了测试某工程车辆油气悬架系统螺旋弹簧和油气弹簧的综合刚度及分析车身幅频特性的主要影响因素,设计了减震器试验台,根据质量集中原则和牛顿定律,建立了基于实验的1/4油气弹簧悬架非线性振动模型。运用泰勒展开和谐波平衡法相结合的方法将系统方程转化为非线性代数方程组,求得了系统近似稳态解,其结果与龙格-库塔法求解较为接近,在此基础上分析了影响车身幅频特性的主要因素。结果表明,氮气初始气压、路面激励幅值、质量比和轮胎刚度的变化对车身共振频率的影响较小,但对车身振幅有较为明显的影响。具体表现为氮气初始气压、路面激励幅值和质量比的增大使车身振幅加大,轮胎刚度的增大不仅使车身振幅增大,还增加了车身达到稳态振动的时间。