非公路車輛前軸油氣懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、與小汽車、客車和載重車相比，農(nóng)用車輛、林業(yè)車輛、拖拉機(jī)、部分工程車輛等無(wú)懸架非公路車輛的振動(dòng)尤為劇烈。隨著車輛行駛速度的逐漸提高，這一問(wèn)題將會(huì)更加突出，同時(shí)隨著車輛向著大型化、高速化、舒適性方向發(fā)展，其舒適性已經(jīng)成為消費(fèi)者關(guān)注的主要內(nèi)容之一。研究表明，結(jié)合無(wú)懸架非公路車輛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，就目前經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平來(lái)看，安裝合適的前軸懸架系統(tǒng)特別是前軸油氣懸架系統(tǒng)是改變這種現(xiàn)狀的有效措施之一。因此，深入研究前軸油氣懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論及其振動(dòng)特性，對(duì)前

2、軸油氣懸架車輛的研究與開發(fā)具有重要的意義。 本文以江蘇常發(fā)集團(tuán)生產(chǎn)的CF200拖拉機(jī)作為樣車，在試驗(yàn)測(cè)定車輛系統(tǒng)的質(zhì)量屬性參數(shù)、輪胎剛度與阻尼系數(shù)等的基礎(chǔ)上，建立了無(wú)懸架和前軸懸架非公路車輛系統(tǒng)振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，分析了系統(tǒng)的固有頻率，運(yùn)用Matlab/Simulink進(jìn)行了系統(tǒng)的振動(dòng)特性仿真研究和前軸懸架系統(tǒng)的參數(shù)匹配研究。結(jié)合樣車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和參數(shù)特征，研制了適用于樣車的阻尼可調(diào)前軸油氣懸架系統(tǒng)，建立了其數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了油氣懸架

3、系統(tǒng)的靜剛度、阻尼特性、輸出力特性的仿真研究和油氣懸架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)輸出力特性試驗(yàn)，同時(shí)通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行了前軸油氣懸架車輛的動(dòng)態(tài)特性的試驗(yàn)研究。所完成的主要工作以及取得的主要結(jié)論如下： 1、參照有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)樣車的質(zhì)量、質(zhì)心位置、車輛繞質(zhì)心位置的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等質(zhì)量屬性參數(shù)和車輛前、后輪胎的剛度與阻尼系數(shù)等進(jìn)行了測(cè)定。 2、在分析了無(wú)懸架車輛系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程和車輛系統(tǒng)固有頻率的基礎(chǔ)上，結(jié)合測(cè)得的車輛自身參數(shù)計(jì)算得到車輛的垂

4、直振動(dòng)固有頻率和俯仰角振動(dòng)固有頻率；以積分白噪聲D級(jí)隨機(jī)路面作為激勵(lì)，利用MATLAB/Simulink軟件，分析研究了無(wú)懸架車輛系統(tǒng)質(zhì)心位置的垂直振動(dòng)加速度、俯仰振動(dòng)角位移、角加速度，并對(duì)車輛前、后軸處的垂直振動(dòng)位移、垂直振動(dòng)加速度進(jìn)行了比較，結(jié)果表明：前、后軸處垂直振動(dòng)位移幅值基本接近，而前軸的垂直振動(dòng)加速度明顯高于后軸。 3、考慮到駕駛員重量對(duì)非公路車輛的質(zhì)心位置和繞質(zhì)心的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響，建立了與樣車結(jié)構(gòu)參數(shù)相匹配的前

5、軸懸架非公路車輛振動(dòng)數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用MATLAB/Simulink通過(guò)改變前軸懸架的參數(shù)，對(duì)前軸懸架車輛的振動(dòng)特性和懸架系統(tǒng)的阻尼和剛度參數(shù)的匹配問(wèn)題進(jìn)行了仿真研究。 4、基于流體力學(xué)和氣體狀態(tài)方程等相關(guān)理論，建立了阻尼可調(diào)油氣縣架的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)油氣懸架的靜剛度特性進(jìn)行了理論分析，通過(guò)改變蓄能器氣體的初始工作壓力和體積、正弦激振頻率和幅值、活塞阻尼孔直徑、單向閥直徑、可調(diào)阻尼閥直徑等參數(shù)，應(yīng)用MATLAB/Simulink對(duì)油氣

6、彈簧的阻尼、動(dòng)態(tài)輸出力和懸架缸各腔壓力等非線性特性進(jìn)行了仿真研究。 5、構(gòu)建了前軸油氣懸架車輛振動(dòng)特性綜合試驗(yàn)臺(tái)，基于LabVIEW開發(fā)了試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)，可進(jìn)行油氣懸架靜剛度、動(dòng)態(tài)輸出力等特性試驗(yàn)和油氣懸架系統(tǒng)的位移傳遞率、垂直振動(dòng)加速度、懸架動(dòng)撓度、懸架動(dòng)載荷、油氣懸架各腔動(dòng)壓力等動(dòng)態(tài)性能的試驗(yàn)研究工作。 6、確定了阻尼可調(diào)式前軸油氣懸架的整體結(jié)構(gòu)和主要零部件參數(shù)，進(jìn)行了蓄能器內(nèi)氣體不同初始工作壓力和初始工作體積下的油

7、氣懸架靜特性試驗(yàn)，通過(guò)改變氣體初始工作壓力和體積、正弦激振幅值和頻率、可調(diào)阻尼閥閥芯轉(zhuǎn)角和單向閥組閥口開度，進(jìn)行了油氣懸架的動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)。 7、在構(gòu)建和分析了車輛前軸1/2懸架振動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了車輛前軸油氣懸架系統(tǒng)的臺(tái)架試驗(yàn)，通過(guò)改變蓄能器內(nèi)氣體初始工作體積、可調(diào)阻尼閥閥芯轉(zhuǎn)角、單向閥組閥口開度、正弦激勵(lì)幅值等參數(shù)，試驗(yàn)研究了各參數(shù)對(duì)簧上質(zhì)量垂直振動(dòng)的位移傳遞率、加速度均方根值以及車輪動(dòng)載荷等振動(dòng)特性的影響規(guī)律。