单气室油气悬架系统的建模与仿真研究

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1、液压气动与密封／2014年第04期doi：lO．3969／j．issn．1008-0813．2014．04．003单气室油气悬架系统的建模与仿真研究蔡言龙，张洪，刘利宝，郭增彩(太原科技大学机械工程学院，山西太原030024)摘要：分析了单气室悬架油缸的结构和工作原理，并建立了单气室悬架油缸数学模型和二自由度悬架系统数学模型。然后运用AMESim建立了合理的油气悬架系统模型，分析了阻尼孔直径的大小对悬架系统振动特性的影响。为单气室油气悬架系统的深入研究建立了基础。关键词：单气室悬架油缸；AMESim；阻尼孔；数学模型中圈分

2、类号：TH137；U463．33文献标识码：A文章编号：1008—0813(2014)04—0018—04ModelingandSimulationoftheSingle——chamberHydro——pneumaticSuspensionSystemCAIYah-long，ZHANGHong，LIULi-bao，GUOZeng-cai(SchoolofMechanicalEngineering，TaiyuanUniversityof&Technology，Taiyuan030024，China)Abstract：Anal

3、ysisstructureandworkingprincipleofthesingle-chambersuspensioncylinder,andestablishmathematicalmodelsofthesingle-chambersuspensioncylinderandtwoDOFsuspensionsystem．Then，setupthereasonablehydro-pneumaticsuspensionsystemmodelbasedonAMESimandanalysisthediametersoftheo

4、rificeontheinfluenceofthevibrationcharacteristicsofsuspensionsystemThisstudyestablishesthefoundationforfurtherstudiesofthehydro—pneumaticsuspensionsystem．Keywords：single—chambersuspensioncylinder；AMESim；orifice；mathematicalmodelO引言缸筒3向下运动，此时，油腔I体积变小、压力变大，油腔Ⅱ体积变大、压

5、力变小。单向阀5打开，油腔I里面由于油气悬架具有良好的非线性刚度和阻尼特的液压油受到压缩向两个方向流动．一部分液压油通性．并可以实现自由调节车身高度和刚性闭锁等功能，过单向阀5和阻尼孔4流人油腔Ⅱ：另一部分液压油因此在矿用自卸车、工程车辆和军工车辆上得到了广经过液压油管7流入蓄能器6．使蓄能器气室受到压泛的应用【n。单气室悬架油缸结构简单、加工要求低、工缩，体积变小．压力升高。作可靠、应用较多，因此对单气室油气悬架的数学模型和阻尼特性的研究具有实际意义1单气室悬架油缸工作原理单气室悬架油缸的结构如图1所示。它主要由活塞及活

6、塞杆2、缸筒3、阻尼孔4和单向阀5等部件组成悬架油缸的内部有I和Ⅱ两个油腔．油腔I一方面通过阻尼孑L4和单向阀5与油腔Ⅱ相连通．另一方面通过液压油管7与蓄能器6相连通。活塞及活塞杆21一上铰援端El2一活塞及活塞杆在上．通过上铰接端口1与车架铰接；缸筒3在下，通3一缸筒4一阻尼孔5一单向阀过下铰接端口8与车桥铰接6一蓄能器7一液压油管8一下铰接端口悬架油缸的工作过程可以分为压缩行程和复原行图1单气室悬架油缸结构程两部分回：当悬架处在复原行程时．活塞及活塞杆2相对于当悬架处在压缩行程时．活塞及活塞杆2相对于缸筒3向上运动，此

7、时．油腔I体积变大、压力变小，油腔Ⅱ体积变小、压力变大．单向阀5关闭，油腔Ⅱ中的收稿日期：2013—08—14液压油通过阻尼孔4流人油腔I．蓄能器6中的部分作者简介：蔡言龙(1989一)，男，山东高密人，硕士研究生，研究方向为车辆结构分析与现代设计方法。液压油也流入油腔I18HydraulicsPneumatics&Seals／NO．04．20142数学模型的建立pV0V0(4)在建立油气悬架数学模型时做了如下假设：式中p。——蓄能器初始状态下的气体压力，Pa；(1)假设活塞与缸筒内壁之间没有摩擦，液压油在——蓄能器初始状

8、态下的气体体积，m；液压管道内流动时没有摩擦：p——蓄能器动态下的气体压力，Pa；(2)假设液压油是连续不可压缩的，且整个油气悬——蓄能器动态下的气体体积，ms：架系统密封性良好，不存在任何泄漏；气体多变指数，通常，r=l～1．4。(3)假设蓄能器气室内N处于绝热状态，压强和蓄能器内气体体积变化关系，如