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基于气固耦合的驾驶室空气弹簧静动特性分析
| 论文题名： | 基于气固耦合的驾驶室空气弹簧静动特性分析 |
| 关键词： | 商用车;驾驶室;空气弹簧;静刚度;动刚度;气固耦合 |
| 摘要： | 随着国内物流行业的快速发展，商用车的运输量迅速增加，人们对长途驾驶舒适性提出更高要求。传统的商用车驾驶室悬置系统采用的是橡胶悬置和螺旋弹簧，隔振效果较差，无法满足人们要求。空气弹簧相比较于橡胶悬置具有优异的弹性性能与隔振效果，对提高商用车驾驶室的乘坐舒适性具有显著优势，在未来的发展过程中，空气弹簧在商用车辆中的应用会越来越广泛。而目前缺乏空气弹簧活塞结构参数、帘线层数等因素对其弹簧刚度变化规律的详细研究内容，因此研究空气弹簧的静、动刚度性能并将其应用于驾驶室悬置系统中具有重要意义。 为了更加准确的预测驾驶室空气弹簧刚度性能，本文采用不同的气—固耦合方法对其进行仿真分析，选取更为合理的模型研究活塞结构参数、帘线层参数以及多个参数共同作用时对空气弹簧静、动刚度的影响规律。 分别采用实体单元和虚拟单元方法建立了空气弹簧气—固耦合仿真模型，并分析了不同方法下的空气弹簧静、动刚度。将仿真分析结果与试验结果对比，验证了气—固耦合模型的正确性。对比了两种仿真方法下的空气弹簧刚度曲线、收敛性以及效率，最终采用虚拟单元作为本文的分析方法。 由于本次研究仿真分析数量较大，并且仿真分析过程中存在许多重复性操作，为了提高分析效率，本文在Abaqus中利用Python语言对空气弹簧静、动刚度仿真分析流程进行二次开发。实现了多个仿真的连续进行、批量化处理、刚度值计算与保存等功能。将GUI仿真结果与脚本仿真结果进行对比，验证了脚本编写的正确性。 为提高仿真的效率，采用脚本仿真方法研究不同结构参数对空气弹簧静、动刚度的影响规律。分析了不同结构参数对空气弹簧刚度影响的灵敏度，最终选取灵敏度较大的结构参数，并分析了这些单个结构参数与初始内压共同作用对空气弹簧刚度的影响规律。最后将初始内压、活塞结构参数与灵敏度较小的结构参数结合，分析了三个影响因素对刚度特性的影响规律。研究表明活塞圆台角度对空气弹簧静动刚度影响较大，特别是对于动刚度影响十分明显，且活塞结构参数与初始内压共同作用时对静动刚度存在较强的耦合影响。通过调整活塞结构参数可以较好地优化空气弹簧刚度曲线，这为空气弹簧结构设计提供一定理论依据。 |
| 作者： | 魏先文 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 付江华;申秀敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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