油气弹簧的结构设计与特性仿真

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1、学兔兔www.xuetutu.com油乏弹簧的结构设-r．,-i-，与特性仿真口王洪艺口王彤宇口林琳口陈柄言K存理_r大机电I。程学院K春130022摘要：基于油气弹簧的工作原理与某汽车悬架的尺寸和性能要求，完成油气弹簧关键元件的结构设计与校核，完成油气弹簧节流阀片厚度数学模型的推导、利用有限元软件ANSYS进行仿真分析，验证节流阀片厚度数学模型的正确性、基于理想气体的状态方程，对油气弹簧的静态特性进行理论分析，并完成油气弹簧刚度特性和负载特性的仿真分析。关键词：油气弹簧结构设计强度校核特性仿真中图分类号：TH122：U463．33+4．3文献标识码：A文章编号：1000—49

2、98(2014)04—0019—04油气弹簧足湘气怂架的最要组成部分(弹性元塞分隔成气室和内缸油，气摩内部充满高压气体，外件)．它足以气体(如氮￡)作为弹性介质，以油液作为缸体分为上、下油窀、其ll作原理是：当活塞杆外缸r1问介质传递压力和衰减振动，是一种具有液力阻尼体相对移动缓慢时．它们之间的相对速度较小．油液经特性的弹簧油气弹簧j彳『随着‘f作压力增加而刚度初始设计的缝隙流过，产牛节流阻尼力，并且由于ff}I液迅速增火的非线性1作特性．可以明地提高汽乍行流动缓慢．所以节流阀片的上下压差很小：而当它们之驶的、f￡，Ljj它川弹簧卡H比，如钢板弹簧、螺问的卡H对移动增快时，相对

3、速度迅速增大．油液迅速流旋弹簧、于1{仃弹簧等．}I}{e弹簧具有良好的非线性刚度过初始没计的节流缝隙，许且使节流片弯曲变形，节特性神1阻^三特性除此之外，还具有体积小、质量轻、单流缝隙增大．油液经过增大的缝隙产生节流阻尼力，位储能比大、刚性锁f1：j1J等优·■它们之间的相对速度达到一定值时．此时节流阀片的随祷4：辆行业的色迷发J起和人类生活水平的提高，厚度等于其弯曲变形量，阀片实现开阀汽的舒适性和平稳越米越成为人们关注的焦点，而2油气弹簧关键元件的设计与校核油气弹簧的1_作特他能够仃效地提高汽车的性能．满足人仃】的要求日前，油气弹簧主要应朋在军事车辆、高2．1缸体的设计与校

4、核级轿乍、豪华客4、I程辆等，存闭外车辆设计』-应州缸体在设计过程巾应注意以下几个方面。较为／泛．如法AMX—loRC轮式输送车、美闰特彼(1)确定合适的气窒缸体内径，保证油气弹簧拥蒂JJ公剐的CAT789rt卸1l1人J应川!J{IJ较O-"．如徐州彳丁足够的静态输出力：}!产的OAY25越m机等。¨1此可见，油气弹簧的研究(2)设汁合理的最小壁厚，保证缸体具有足够的x,t我汽乍行业的发彳『深远的意义。强度：(3)设计合理的缸体结构，保证缸体与连接体、导1油气弹簧的工作原理向盖、阀系等的轴向定位可靠；油气弹簧的结构(4)设汁合理的油孔或气孔的结构形式，证连形式分为单气室、双气

5、接体的受力均匀合理事、两级压力式等，单2．1．1外缸体、活采朴的设汁与校核气室义分为油气混合缸体的主要参数行广作压力、直径、壁厚等，小义式和油气分隔式本文根据油气弹簧静载时的输力公式。求f}J气室缸体的针x4-单气窀油气分隔径：式油气弹簧进行结构=设计和相戈分析．．式中：P为允许的T作压力；m0为汽车满载时的质越；g如I1所刀．m气弹簧由活塞杆(内缸为重力加速度；F为作用存活寤杆上的力。根据计算结果，按照活塞朴外径寸系列褴成体)、外缸体、节流阀片组成活塞杆被浮动活标准值．然后再按照相关标准选择外缸体内径D、缸体内部的最高丁作压力可以达到26MPa左收确【1：20l3年l0Jj机

6、械制造52卷第596期2014／4阐I学兔兔www.xuetutu.com有，为高压系统、缸体壁厚6一般按照厚壁简‘算，当选用92号单元进行网格划分，得到连接体的应力云缸体为塑性材料时．根据第四强度理论汁算：图，如图3所示，通过分析可知，下而一种连接体的受力情况更为合理。连接体的最大应力值为302MPa，远6≥(、／]』一1)(2)远小于材料的抗{征强度式巾：[f，]为缸体许川应力。2．2导向宽度的设计缸体的最小壁至少要大于式(2)的计算结果，存油气弹簧在运动过程lIl，导向部分起到导向和支保证最小厚度的㈨时．设计合理的结构．使其它零件安承作用。油气弹簧受到各种冲击时．易产生漏

7、油、寿装定位可靠、命降低现象，弹性和阻尼特性受到巨大的影响为验证没计的缸筒达到强度要求．利用ANSYS当浦气弹簧在托伸至最大允许的工作极限位嚣进行建模。材料为合金钢40Gr，弹性模量为206GPa．时，两个导向部分之问的距离称为油气弹簧的最小导泊松比为0．28．抗托强度为980MPa．施加载衙为26向长度，其大小直接影响油气弹簧的丁作特性和使用MPa，采1／2模型．选用92号单元进行网格划分．得性能。如果最小导向宽度过小，油气弹簧容易弯曲变到外缸体、活寒卡r的仿真结果，如图2所示．其巾，最大