基于AMESim的重型车辆油气悬架振动特性仿真研究

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1、2011年3月机床与液压Mar．20ll第39卷第5期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．39No．5DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．05．035基于AMESim的重型车辆油气悬架振动特性仿真研究刘雷，阮春红(华中科技大学，湖北武汉430074)摘要：介绍一种重型车辆油气弹簧的结构，建立油气悬架系统的非线性阻尼数学模型和单轮两自由度振动数学模型。在此基础上，应用AMESim软件建立油气悬架系统的单轮两自由度仿真模型，分析阻尼孔过流面积的变化对车身振动的影响。结果表明：阻尼孔过流面积的大小与车身振动的衰减与冲击关系极为密切，设计出合

2、理的阻尼孔直径，能有效地保持行车的平顺性和舒适性。关键词：油气悬架；振动特性；AMESim；阻尼孔中图分类号：TH137．7文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)5—105—3SimulationResearchonVibrationofHydro·pneumaticSuspensionofHeavyVehicleBasedonAMESimUULei．RUANChunhong(HuazhongUniversityofScience&Technology，WuhanHubei430074，China)Abstract：Thestructureofhydro—pneum

3、aticspringofheavyvehiclewasintroduced．Themathematicalmodelsofthenonlineardampingandsin~e—wheeltwoDOFvibrationwerebuiltforthehydro—pneumaticsuspensionsystem．Onthisbasis，thetwoDOFvibra—tionsimulationmodelofsingle—wheelhydro—pneumaticsuspensionsystemwasbuiltwithAMESim．Theinfluencesofchangingtheor

4、i—riceareaofdampingonthebodyofvehiclewereanalyzed．Theresultsshowthattheorificeareahasagreatinfluenceonvibrationat—tenuationandshockofvehiclebody．Soareasonabledesignoftheorificediametercaneffectivelyimprovetheridecomfortofvehicle．Keywords：Hydro—pneumaticsuspension；Vibration；AMESim；Orifice汽车悬架系统

5、动力学是汽车动力学的重要研究内容之一，它主要研究汽车的平顺性、行驶安全性和悬架动行程。油气弹簧作为油气悬架的弹性元件和阻尼元件，其性能的好坏直接影响到整个汽车悬架系统的1一活塞杆及其组件动力学性能。因此，油气弹簧的合理的结构设计及参2一气室数选择对于重型车辆的振动特性及平顺性有很重要的3一浮动活塞意义。4一内油室1油气弹簧的结构及工作原理5一压缩阀单气室油气弹簧结构简单、工作可靠、加工要求6一输油孔低，因此应用最多，且多采用筒式结构。单气室油气7一阻尼孔弹簧结构原理如图1所示。8一外油室图1所示的油气弹簧结构原理简图中，活塞杆及9__伸张阀其组件1可以在缸体10内往复运动，浮动活塞

6、3可10--缸体以在活塞杆内往复运动。气室2内充满一定量的氮气，内油室4和外油室8则充满液压油。当油气弹簧处于受压状态时，活塞杆及其组件1向上运动，外油室8容积减小，液压油处于受压状态，液压油通过阻尼孔7(当压力足够打开压缩阀5图1单气室油气弹簧结构原理简图时，液压油也通过压缩阀)流人内油室4，此时内油当此力与外界载荷相等时，活塞便停止运动。当压力室的容积增大，浮动活塞向下移动，气室2容积减减小时，即外油室8的压力减小时，气室2内的高压小，压力增大，相当于弹簧储存能量。升高了的氮气氮气则推动浮动活塞3向上运动，使内油室4内的液压油经过阻尼孔7和伸张阀9流入外油室8。压力通过液压油的

7、传递变为作用在主活塞上的下移力，收稿日期：2010—04—21作者简介：刘雷(1987一)，男，硕士研究生。电话：15171477465，E—mail：wobuhuixx@163．com。·106·机床与液压第39卷2油气悬架的非线性阻尼模型关，其中，阻尼孔的过流面积对阻尼力影响最大，其在油气悬架系统中，阻尼主要来源于两个方面：他因素的影响有限。(1)油液流经阻尼孔的液体阻尼；(2)主活塞和缸3油气悬架的非线性振动模型筒壁相对滑动产生的摩擦阻尼。其中，摩擦阻尼相对图2