全地面起重机油气悬架系统仿真及其参数优化分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com杠械设计-计算DesignandCatcutation第46卷l第12期总第506期全地面起重机油气悬架系统仿真及其参数优化分析曹培雷，刘卫华，王吉龙徐州重型机械有限公司摘要l建立了相对精准的油气悬架数学模型，并利用AMESim仿真软件建立油气悬架系统模型，分析重型车辆在正弦路面激励下油气悬架系统的动态响应，通过油气悬架系统的评价分析找到其关键参数；通过正交试验法对关键参数仿真数据进行分析及优化，研究各参数对车辆行驶平顺性及行驶安全性的影响规律，为油气悬架系统设计提

2、供参考。关键词：油气悬架；仿真；正交试验法；参数优化随着时代的发展和进步，用户对全地面起重机的行并对其进行最优化成为重型车辆油气悬架系统设计成功驶安全性、驾乘平顺性的要求越来越高。油气悬架具有承与否的关键。载能力强，体积小及动力学性能好等特点，能够满足各种工况下重型车辆对悬架系统的性能要求。此外，油气悬架1油气悬架数学模型系统还具有非线性特征，可变悬架刚度，在凹凸不平的路为了能清晰地研究油气悬架性能，本文对油气悬架面行驶时，可明显减少重型车辆的冲击，改善操作人员的做一定程度的简化，忽略对悬架影响程度较

3、小的次要因驾乘舒适性。由于实际应用的油气悬架系统复杂程度高，素。具体简化如下：不确定因素多，如按照实际情况建立悬架数学模型，难度(1)假设油液为绝对理想油液，即油液不可压缩。较大且不利于后续工作的进展，增加研究的难度。如何建(2)假设油液特性不变，即油液特性不受外界因素的立一个相对准确又易于应用于工程实际的数学模型，找影响。到影响油气悬架的行驶安全性、驾乘平顺性的关键参数，(3)假设油气悬架阻尼孔属于绝对节流性质，即可简作者简介：曹培雷(19r79一)，男，江苏徐』、I'1人，高级工程师，硕士，研究方

4、向：起重机底盘液压系统及工程车辆油气悬架系统研究。2l0f5。伫fj霏知敞f37学兔兔www.xuetutu.com设计·计算DesignandCatcutation化成固定节流孔。模型，以某多轴车辆油气悬架为例，简化物理模型如图1通过以上假设，油气悬架可以简化成较理想的物理所示。图1双质量连通式油气悬架系统物理模型图1中：m、m分别为非簧载质量和簧载质量；为(2)簧载质量力平衡方程：轮胎刚度；c为轮胎阻尼系数、：分别为路面激励、p·A(2)非簧载质量及簧载质量的位移；F为油气悬架的作动力；2=m2g

5、'+Fisign(x1一2)(3)A为油气悬架的有效作用面积；假设活塞杆在激励信号(3)非簧载质量力平衡方程：作用下，悬挂缸无杆腔和有杆腔内的压力分别为p、p和pp，阻尼阀与管路连接位置压力为p，、p。，蓄能器中m11k1,o-1)一F+m2g--Fisign(~l一2)(4)油液压力与气体压力分别为pp也和pp。(4)阻尼孔流量方程：假定悬架缸轴向固定不动，活塞一活塞杆组件以油气弹簧的静平衡位置为原点相对于悬架缸上下运动，本文cd、／(5)取向上(包含位移、速度、悬架缸的输出力)为正，向下为上述式中

6、：为节流孔的流量系数，取0．65；p为液体密负，根据上述油气悬架物理模型，建立如下数学模型：度；F，为悬架摩擦力。(1)气室气体平衡方程：当sign1一2)>0时，A=A1，当sign1一2)≤0时，pggg0g0nn(1)，、A：A，+A：。其中，A为总过流面积；A为节流阀过流面积；A：为单向阀过流面积。式中：n为气体不变指数，气室内的气体为氮气，且将油气(5)蓄能器中气体体积变化方程：弹簧的振动过程近似为绝热过程，此处n=1．4。=gg0+JQdt=g0-A，一2)(6)38}512学兔兔www.

7、xuetutu.com杠械第46卷l第12期④◎总第506期联立上述诸方程，得以下微分方程：：(X0--X1)一m：(7)3全地面起重机油气悬架系统性能评价。全地面起重机行驶安全性、驾乘平顺性主要由乘员的舒适程度来评价，而乘员对油气悬架系统性能的评价以_{lAdsign(x1一2)gO-x2)JC丽V。s两o]，主要依据车身振动系统传递的主观感受；据文献可知，衡F为油气悬架运动过程中作动力，它是一)的函量油气悬架系统性能的优劣，需充分考虑到车辆的行驶数，由式(8)可以得出系统初始参数PV和A在悬架运安

8、全性、驾乘平顺性，与之相关的主要性能指标通常为：动过程中影响系统的动态特性，且动态特征呈非线性，其a)代表轮胎接地性的轮胎动载荷．b)代表乘坐舒适性的非线性主要包括刚度非线性和阻尼非线性。车身加速度；c)影响车身姿态且与结构设计和布置有关的悬架动行程Ⅲ；进行车辆悬架设计时，对车辆悬架系统参数进行分析计算，以此综合确定油气悬架系统的设计2油气悬架系统仿真模型参数。本文以某全地面起重机油气悬架系统为原型，基于(1)轮胎动载荷：AMESim软件建立仿真模型，如