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重型多轴车辆油气ISD悬架设计与试验
| 论文题名： | 重型多轴车辆油气ISD悬架设计与试验 |
| 关键词： | ISD悬架;液力惯容器;油气弹簧;参数优化;隔振性能 |
| 摘要： | “惯容-弹簧-阻尼”悬架（Inerter-Spring-Damper，ISD悬架）能改善车辆的行驶平顺性与行驶安全性，具有较高的工程应用价值和广泛的应用前景。研究表明，两级串联ISD悬架具有较突出的综合性能，但“机械式”两级串联ISD悬架存在悬架元件数量多，结构复杂，工程化实现困难等问题。本文通过油气弹簧与液力式惯容器的融合设计，提出了一种“油气式”两级串联ISD结构及其工程化实现方案，通过仿真与试验分析了该悬架的综合性能。结果表明，油气ISD悬架不仅能抑制车身的低频共振，还能减少轮胎的高频跳动，提升道路友好性，为两级串联ISD悬架的工程应用奠定了基础。 首先，根据新机电相似理论，基于液力惯容器与油气弹簧的融合设计，提出了一种油气ISD悬架及其在重型多轴车辆平台的工程化实现方案，揭示了油气ISD悬架与两级串联ISD悬架的等价关系，并基于“惯容—弹簧—质量”系统的反共振现象，阐述了“机械式”两级串联ISD悬架的隔振原理与良好的综合性能，为两级串联ISD悬架的工程化提供了理论依据。 其次，基于1/4车辆悬架模型，采用遗传算法对油气ISD悬架的关键结构参数进行优化。比较分析了优化前、后油气ISD悬架的时域响应和频域响应，结果表明，优化后的油气ISD悬架能够提升车辆的综合性能。在此基础上，基于AMESim建立了重型多轴车辆油气ISD悬架的整车动力学模型，研究了油气ISD悬架与单气室、双气室油气悬架的性能差异，验证了油气ISD悬架工程化方案的可行性和有效性，并为重型多轴车辆油气ISD悬架的设计提供了有力的支撑。 再次，基于无量纲分析的相似理论，开展了重型多轴车辆油气ISD悬架隔振性能相似性试验研究，设计并研制了该油气ISD悬架的试验平台，进行了偏频试验、脉冲试验、频响特性试验和随机输入试验。结果表明，油气ISD悬架与单气室悬架相比，能够有效降低车身偏频；与双气室悬架相比，虽然产生的惯容对车辆偏频影响较小，但能大幅降低车身与车轮的振动。 最后，将某重型多轴车辆的液压悬架改进为油气ISD悬架，进行道路试验，试验包括脉冲输入试验和随机路面输入试验，验证了油气ISD悬架实际工程应用的隔振性能。试验结果表明，油气ISD悬架能够提升重型多轴车辆的综合性能，有效抑制车辆簧上质量与簧下质量的振动，明显改善车辆的行驶平顺性与道路友好性，能够进行工程化实际应用。 |
| 作者： | 杨勇杰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 聂佳梅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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