车用膜式空气弹簧承载特性建模与试验研究

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1、工程硕士学位论文车用膜式空气弹簧承载特性建模与试验研究作者姓名杨泽彪工程领域车辆工程校内指导教师SubhashRakheja教授校外指导教师何江华工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月ResearchonModelingandTestingofBearingCharacteristicsofVehicularRollingLobeAirSpringADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YangZebiaoSupervisor：Prof.SubhashRakhejaSouthChinaUn

2、iversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：U463.33+4.2学校代号：10561学号：201521003062华南理工大学硕士学位论文车用膜式空气弹簧承载特性建模与试验研究作者姓名：杨泽彪指导教师姓名、职称：SubhashRakheja教授、何江华工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：车辆工程论文形式：□产品研发□工程设计应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：车辆系统动力学与控制论文提交日期：2018年4月11日论文答辩日期：2018年6月2日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：邬晴晖教授

3、级高工委员：上官文斌教授康英姿副教授赵学智教授邱志成教授摘要空气弹簧具有柔性连接、刚度非线性、静态承载范围大等优点，是汽车悬架改善性能的重要零件。空气弹簧静态承载模型是空气弹簧理论研究的基础工具之一，也是工程上指导空气弹簧设计的重要工具。本课题的研究，从空气弹簧静态承载模型出发，对其假设条件、中间参数、计算结果分别进行了试验验证，解决了此前基于空气弹簧几何特征建立模型的理论研究中所存在的问题。在此基础上，优化了建模方法，将空气弹簧静态承载模型的应用范围，从圆台式活塞空气弹簧扩展到任意形状活塞空气弹簧。这些工作，为空气弹簧静态承载模型在指导产品设计方向的应用作出了有益的探索

4、。论文的主要研究工作包括：（1）设计完成了橡胶气囊横拉实验和活塞直径对比实验，验证了空气弹簧静态承载模型中关于橡胶气囊变形形式假设的合理性。前者测定了橡胶气囊纬向扩张时的应力应变曲线，验证了其最大外径及经向长度不变假设的合理性；后者测定并拟合了有效直径和活塞直径的关系，验证了有效半径等效数值假设的合理性。（2）在前人工作的基础上，基于空气弹簧的几何特征建立了静态承载模型。采用了新的求解思路，求解了曲线回转体式活塞空气弹簧的几何参数，扩展了静态承载模型的适用范围。采用多项式拟合静态承载特性曲线后再求导的方法来计算刚度，简化了计算过程。（3）提出了一种有效的空气弹簧有效体积测

5、量方法，试验测量了空气弹簧的有效体积。在此基础上，对比分析了有效体积的试验测量值与模型计算值，验证了静态承载模型对有效体积的计算准确性。（4）试验测量了空气弹簧静态承载特，在此基础上进行了研究。对曲线族进行气压归一化处理，处理分析结果表明，承载力和刚度都与气压呈正比例关系。对比分析了静态承载特性的模型计算值与试验测量值，对比结果表明，空气弹簧静态承载模型的承载力和刚度的计算误差都小于7%，可以满足工程上对空气弹簧进行预设计的需要。关键词：空气弹簧；静态承载模型；结构参数；体积测量IAbstractWiththeadvantagesofflexibleconnection,

6、non-linearstiffness,andlargestaticbearingrange,airspringsareimportantpartsinimprovingtheperformanceofautomobilesuspension.Thestaticbearingmodelofairspringisoneofthebasictoolsforitstheoreticalstudy,andalsoanimportanttoolforguidingthedesignofairsprings.Theresearchofthissubject,startingfromt

7、heestablishmentofstaticbearingmodelofairspring,carriesoutexperimentalverificationonitsassumptions,intermediateparameters,andcalculationresults,andsolvestheproblemsinprevioustheoreticalresearchonthegeometricmodelofairspring.Onthisbasis,themodellingmethodisoptimized,w