一种车辆惯容油气悬架结构及参数确定方法技术

本发明专利技术公开了一种车辆惯容油气悬架结构及参数确定方法，包括以下工作步骤：步骤一：油气

【技术实现步骤摘要】
一种车辆惯容油气悬架结构及参数确定方法


[0001]本专利技术涉及车辆惯容悬架
，特别是一种车辆惯容油气悬架结构及参数确定方法
。

技术介绍

[0002]现在的
SD
悬架在使用时存在一定缺陷，其对车辆的振动优化效果不佳，不能满足人们的使用需求；油气弹簧的优良特性满足了一部分特种车辆如工程类大型机械
、
军用特种车辆等高性能的要求，国内对于油气弹簧的应用在重型车辆
、
工程车辆和军用车辆中，其中油气弹簧被用作后桥悬挂的主要悬架元件，以有效控制车身横摆和纵向滚动，并能够提高车辆的稳定性和驾乘舒适性；油气
ISD
悬架的研究是对新型悬架的一种延伸，是机电相似理论不可缺少的研究环节，同时，油气弹簧有着刚度可调，刚度阻尼非线性，但该项技术目前存在油气悬架的性能和可靠性需进一步提高，悬挂系统的整体性能优化不足等问题，很难满足当前的使用需求与普及；
[0003]鉴于上述情况，有必要建立新的车辆惯容油气悬架模型及参数确定方法，满足对悬架性能的使用需要
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决上述存在的问题，具体为一种车辆惯容油气悬架结构及参数确定方法
。
[0005]实现上述目的本专利技术的技术方案为，一种车辆惯容油气悬架结构及参数确定方法，包括以下工作步骤：
[0006]步骤一：油气
ISD
悬架结构特征及连接关系分析；
[0007]步骤二：构建油气
>ISD
悬架半车模型；
[0008]步骤三：基于退火算法的参数优化；
[0009]步骤四：动力学性能仿真分析
。
[0010]对本技术方案的进一步补充，所述步骤一中的油气
ISD
悬架结构特征及连接关系分析，其具体实施方法为：
[0011]并联油气
ISD
悬架系统时：簧载质量与非簧载质量由油气弹簧
、
阻尼器
、
惯容器三个元件连接，其连接关系为油气弹簧
、
阻尼器
、
惯容器三个元件相互并联
。
[0012]串联油气
ISD
悬架系统时：簧载质量与非簧载质量由油气弹簧
、
阻尼器
、
惯容器三个元件连接，其连接关系为阻尼器与惯容器串联，油气弹簧与阻尼器
、
惯容器并联
。
[0013]对本技术方案的进一步补充，采用一种单气室独立式油气弹簧来作为油气悬架的组成部分，其采用浮动活塞来分割工作液和气室；
[0014]对本技术方案的进一步补充，根据油气弹簧刚度
、
阻尼特性对油气弹簧的结构参数和物理参数进行选取；分析刚度与阻尼前假设该油气弹簧，密封环节可靠，无内外泄露，不考虑液体流动气穴现象，同一瞬间各个腔室压力处处相等，弹簧内结构视为刚体，不会发
生弹性形变，油液与活塞质量忽略不计；对其受力分析为：
[0015]主动活塞静平衡状态时，其静力平衡方程为：
[0016]F
＝
p1A1[0017]p1＝
p2＝
p
g
[0018]式中
F
是负载，
p
g
是气室任意时刻压力，
P1是工作缸油压，
P2是蓄能器油压，
A1是主活塞面积；
[0019]其位移
x
与浮动活塞位移
h
之间关系为：
[0020]A1x
＝
A2h
[0021]式中
A1是主活塞面积，
A2是浮动活塞的面积；
[0022]气室的气体的热力学状态方程：
[0023][0024]推导得：
[0025][0026]式中
p
g
是气室任意时刻压力，
P0是静平衡位置气体气压，
V0是静平衡位置气体体积，
r
是气体多变指数，
H0是静平衡位置气体的折算高度，
H
是浮动活塞的位移；
[0027]联立方程，令得到并对
x
求导得到油气悬架非线性刚度表达式：
[0028][0029]式中
P0是静平衡位置气体气压，
A1是主活塞面积，
r
是气体多变指数；
H0是静平衡位置气体的折算高度，
k
21
、k
22
为前后悬架油气弹簧刚度；
[0030]其中
x
时主活塞位移，可用车身与车轮的相对位移替代：
[0031][0032]油气悬架在动态负载时，阻尼来源于工作液阻尼孔的流体阻尼，流经蓄能器出口的流体阻尼还有活塞与缸壁的摩擦阻尼这三个方面；摩擦阻力过小不做重点，分析时主要考虑在阻尼孔的阻尼力；本模型中油液在长圆阻尼孔中的湍流运动，利用“海根
‑
波斯勒”公式来建立压降与流量的关系，进一步推导出阻尼系数的表达式；
[0033][0034]式中
A1是主活塞面积，
ρ
是工作液体密度，
v
是液体运动粘度，
C
d
是节流孔的节流系数，为信号函数，
c1、c2为前后悬架阻尼系数；
[0035]其中为信号函数：
[0036][0037]式中可用车身与车轮的相对位移替代的一阶导代替；
[0038][0039]对本技术方案的进一步补充，所述步骤二构建油气
ISD
悬架半车模型：
[0040]油气
ISD
并联悬架动力学方程为：
[0041][0042]式中
m1、m2为前
/
后车轮质量；
r1、r2为前
/
后悬路面输入；
Z1、Z2为前
/
后车轮轴位移；
Z1’
、Z2’
为车体在前
/
后悬架的位移；
Z2为车体质心处位移；
θ
为车身俯仰角；
c1、c2为前
/
后悬架阻尼系数；
k
21
、k
22
为前
/
后悬架油气弹簧刚度；
b1、b2为前
/
后悬架惯容器惯质系数；
k
11
、k
12
为前
/
后轮胎刚度；
a
为质心到车子前端的距离；
b
为质心到车子尾端的距离；
[0043]油气
ISD
串联悬架动力学方程为：
[0044][0045]式中，
m1、m2为前
/
后车轮质量；
Z
r<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种车辆惯容油气悬架结构及参数确定方法，其特征在于，包括以下工作步骤：步骤一：油气
ISD
悬架结构特征及连接关系分析；步骤二：构建油气
ISD
悬架半车模型；步骤三：基于退火算法的参数优化；步骤四：动力学性能仿真分析
。2.
根据权利要求1所述的一种车辆惯容油气悬架结构及参数确定方法，其特征在于，所述步骤一中的油气
ISD
悬架结构特征及连接关系分析，其具体实施方法为：并联油气
ISD
悬架系统时：簧载质量与非簧载质量由油气弹簧
、
阻尼器
、
惯容器三个元件连接，其连接关系为油气弹簧
、
阻尼器
、
惯容器三个元件相互并联
。
串联油气
ISD
悬架系统时：簧载质量与非簧载质量由油气弹簧
、
阻尼器
、
惯容器三个元件连接，其连接关系为阻尼器与惯容器串联，油气弹簧与阻尼器
、
惯容器并联
。3.
根据权利要求2所述的一种车辆惯容油气悬架结构及参数确定方法，其特征在于，采用一种单气室独立式油气弹簧来作为油气悬架的组成部分，其采用浮动活塞来分割工作液和气室
。4.
根据权利要求3所述的一种车辆惯容油气悬架结构及参数确定方法，其特征在于，根据油气弹簧刚度
、
阻尼特性对油气弹簧的结构参数和物理参数进行选取，分析刚度与阻尼前假设该油气弹簧，密封环节可靠，无内外泄露，不考虑液体流动气穴现象，同一瞬间各个腔室压力处处相等，弹簧内结构视为刚体，不会发生弹性形变，油液与活塞质量忽略不计；对其受力分析为：主动活塞静平衡状态时，其静力平衡方程为：
F
＝
p1A1p1＝
p2＝
p
g
式中
F
是负载，
p
g
是气室任意时刻压力，
P1是工作缸油压，
P2是蓄能器油压，
A1是主活塞面积；其位移
x
与浮动活塞位移
h
之间关系为：
A1x
＝
A2h
式中
A1是主活塞面积，
A2是浮动活塞的面积；气室的气体的热力学状态方程：推导得：式中
p
g
是气室任意时刻压力，
P0是静平衡位置气体气压，
V0是静平衡位置气体体积，
r
是气体多变指数，
H0是静平衡位置气体的折算高度，
H
是浮动活塞的位移；联立方程，令得到并对
x
求导得到油气悬架非线性刚度表达式：式中
P0是静平衡位置气体气压，
A1是主活塞面积，
r
是气体多变指数；
H0是静平衡位置气
体的折算高度，
k
21
、k
22
为前后悬架油气弹簧刚度；其中
x
时主活塞位移，可用车身与车轮的相对位移替代：油气悬架在动态负载时，阻尼来源于工作液阻尼孔的流体阻尼，流经蓄能器出口的流体阻尼还有活塞与缸壁的摩擦阻尼这三个方面；摩擦阻力过小不做重点，分析时主要考虑在阻尼孔的阻尼力；本模型中油液在长圆阻尼孔中的湍流运动，利用“海根
‑
波斯勒”公式来建立压降与流量的关系，进一步推导出阻尼系数的表达式；式中
A1是主活塞面积，
ρ
是工作液体密度，
v
是液体运动粘度，
C
d
是节流孔的节流系数，为信号函数，
c1、c2为前后悬架阻尼系数；其中为信号函数：式中可用车身与车轮的相对位移替代的一阶导代替；
5.
根据权利要求1所述的一种车辆惯容油气悬架结构及参数确定方法，其特征在于，所述步骤二构建油气
ISD
悬架半车模型：油气
ISD
并联悬架动力学方程为：式中
m1、m2为前
/
后车轮质量；
r1、r2为前
/
后悬路面输入；
Z1、Z2为前
/
后车轮轴位移；
Z1’
、Z2’
为车体在前
/
后悬架的位移；
Z2为车体质心处位移；
θ
为车身俯仰角；
c1、c2为前
/
后悬架阻尼系数；
k
21
、k
22
为前
/
后悬架油气弹簧刚度；
b1、b2为前
/
后悬架惯容器惯质系数；
k
11
、k
12
为前
/
后轮胎刚度；
a
为质心到车子前端的距离；
b
为质心到车子尾端的距离；油气
ISD
串联悬架动力学方程为：式中，
m1、m2为前
/
后车轮质量；
Z
r
、Z
r
’
为前
/
后悬架路面输入；
Z
u
、Z
u
’
为前
/
后车轮轴位移；
Z
b
、Z
b
’
为前
/
后悬架惯容器的垂直位移；
Z
s
、Z
s
’
为车体在前
/
后悬的位移；
Z3为车体质心处
位移；
θ
为车身俯仰角；
c1、c2为前
/
后悬架阻尼系数；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈钰杰，邱冬冬，赵艳辉，李明，葛斌，景兴建，李军超，姚志峰，杨晓峰，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：