车用空气弹簧弹性特性有限元分析

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1、第53卷第2期农业装备与车辆工程2015年2月Vol．53No．2AGRICULTURALEQUIPMEN农业装备与车辆工程T&VEHICLEENGINEERINGFebruary2015201年5doi：10．3969／j．issn．1673－3142．2015．02．008车用空气弹簧弹性特性有限元分析1,21顾信忠,李舜酩(1.210016江苏省南京市南京航空航天大学能源与动力学院；2.211156江苏省南京市南京航空航天大学金城学院车辆系)［摘要］研究了运用ABAQUS/Explicit分析车用

2、空气弹簧的弹性特性。首先介绍了在软件中橡胶、帘布层、封闭气体和非线性接触的模拟方法，然后建立了空气弹簧的有限元模型、设置了边界条件，并对气囊本体进行了模态分析，以确定分析步时间。第1步模拟了空气弹簧的充气过程，通过与数据对比验证了模型的准确性；第2步分析了空气弹簧的弹性特性，结果与实际情况相符。［关键词］空气弹簧；刚度特性；有限元分析；ABAQUS/Explicit［中图分类号］U463．33＋4．3［文献标志码］A［文章编号］1673-3142(2015)02-0036-05FiniteElement

3、AnalysisontheStiffnessCharacteristicsofAirSpringofVehicleGuXinzhong1，2，LiShunming1（1．CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，NanjingCity，JiangsuProvince210016，China；2．DepartmentofVehicleEngineering，NanhangJinchengCo

4、llege，NanjingCity，JiangsuProvince211156，China）［Abstract］AstudyhasbeenmadeoffiniteelementanalysisonthestiffnesscharacteristicsofairspringwithABAQUS／Explicit．Firstly，anintroductiontothesimulationofrubbermembrane，cordlayersandhydrostaticfluidisgiven．Thenthe

5、finiteelementmodelofairspringisestablishedandtheboundaryconditionsareproperlyset．Todeterminethetimestep，modalanalysisoftherubberbellowsiscarriedout．Thentheaeratedprocessofairspringissimulatedinstepone．Theresultsshowthatthefiniteel-ementmethodisfeasible．T

6、heanalysisonthestiffnesscharacteristicsofairspringiscarriedoutinsteptwo．Theexperimentaldataandthepresentanalysisresultsforthestiffnessagreewell．［Keywords］airspring；stiffnesscharacteristics；finiteelementanalysis；ABAQUS／Explicit0引言1空气弹簧的弹性特性空气弹簧悬架具有质量轻、刚度可

7、变、车身高膜式空气弹簧如图1所示，主要由盖板、活塞、度便于调节和缓冲性能好等优点，已经广泛运用橡胶膜及密封空气组成。当空气弹簧承受垂向载荷于对乘坐舒适性要求较高的客车、轨道车辆和部时，密封的气体压力增加，橡胶膜发生变形，从而起分高级轿车上，也有少数重型卡车和特种车辆为到缓冲振动的作用。因此弹性特性是空气弹簧的最了保持良好的行驶平顺性能和道路友好性能而采重要参数之一，直接影响其缓冲性能。空气弹簧的[2－3]用空气弹簧悬挂。弹性特性可以从气体状态方程推导计算。但是空气弹簧自身的刚度特性却很难精确计算[1]，

8、这给悬架系统的设计带来了很大困难，主1要是因为空气弹簧工作时涉及到气体压缩、橡胶2气囊变形和接触等诸多非线性环节。近年来的研究表明，有限元分析是获得空气弹簧弹性特性的3[1,3,6,7]重要方法之一。因此本文以某款车用膜式空气弹簧为研究对象，通过有限元的方法分析其弹4性特性。1．上盖板2．气囊3．帘布层4．活塞图1膜式空气弹簧结构收稿日期：2014－12－01修回日期：2015－01－04Fig.1Structureofmembraneai