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基于机电相似理论的带附加气室空气悬架建模与分析
| 论文题名： | 基于机电相似理论的带附加气室空气悬架建模与分析 |
| 关键词： | 空气悬架;附加气室;空气弹簧;弹簧刚度;机电相似理论;台架试验 |
| 摘要： | 空气弹簧是空气悬架系统的核心部件，具有明显的非线性特征，能够提高车辆的行驶平顺性，改善车辆的轮胎接地性和操作稳定性，减轻车辆对道路的破坏。带附加气室空气弹簧系统是在原有空气弹簧的基础上，为进一步降低弹簧刚度额外增加附加气室，并用管路将其连接形成的一个整体。对于带附加气室空气悬架系统，弹簧的刚度与附加气室容积密切相关，改变附加气室容积能够实现弹簧刚度的调节，从而改善悬架系统的性能。目前对这种系统的研究应用还较少，大都通过数学模型进行探索，过程较为繁琐复杂。 为了简化机械系统的建模过程，避免直接建立和解析复杂的数学方程，基于机电相似性理论，采用机电类比法对带附加气室空气弹簧及相应的悬架系统进行研究。利用电学理论进行空气悬架系统工作机理的研究，不但使系统各元件的关系更加形象直观，简化了研究过程，而且拓宽了机电相似理论的应用领域。 首先，在建立带附加气室空气弹簧和1/4车辆悬架系统力学模型基础上，利用机电类比方法建立带附加气室空气弹簧和1/4车辆悬架系统的电学模型。依据流体力学和空气动力学相关理论，建立了系统各参数的表达式以及机电系统元件参数之间的一一对应关系;运用网孔电流法对建立的电学模型进行分析，预测空气弹簧刚度以及悬架性能指标随附加气室容积的变化情况。 其次，搭建带附加气室空气弹簧和1/4车辆悬架系统试验台架，通过试验研究附加气室容积和激振信号对带附加气室空气悬架性能的影响。根据仿真和试验结果，验证所建立的电学模型的正确性。分析附加气室容积与频率对弹簧刚度变化和主附气室气压幅值差及相位差的影响，对悬架性能三个评价指标的仿真和试验数据进行整理和对比，结果表明仿真和试验数据较为吻合，误差在可接受范围内，所建立的电学模型能够较好地反映系统特性。 最后，以悬架系统的电学模型为基础，通过悬架三个评价指标对应电学参数的变化情况，探索附加气室容积、车速、簧载质量及减振器阻尼系数等对悬架系统性能的影响。通过研究发现，附加气室容积的增大能够有效降低簧载质量加速度，但同时也使悬架动行程增大;随着车速的提高，悬架性能的三个评价指标都会增大;簧载质量加速度和轮胎动载荷都随着簧载质量的增加而降低，但悬架动行程与之相反;随着减振器阻尼系数的增大，簧载质量加速度逐渐增大，悬架动行程减小，轮胎动载荷先减小后增大，在减振器阻尼系数为8500(N·s/m)处达到最小值。 |
| 作者： | 高明宏 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李仲兴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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