应用ABAQUS的膜式空气弹簧弹性特性仿真研究.pdf

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1、设备设计／诊断维修／再制造现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2014年第9期应用ABAQUS的膜式空气弹簧弹性特性仿真研究+徐艳民，郝伟(广东机电职业技术学院汽车学院，广州510515)摘要：以某乘用车悬架膜式空气弹簧为研究对象，建立空气弹簧的有限元分析模型。应用有限元分析软件ABAQUS对其垂向静态力学特性进行仿真分析。有限元数值计算结果与空气弹簧的垂向静态力学特性试验结果吻合度较高，证明了有限元数值计算方法的正确性。对膜式空气弹簧结构设计参数进行灵敏度分析，得出的结论是：气囊内压与帘线角是膜式空气弹簧静态力学特性的最敏感参数

2、。关键词：膜式空气弹簧；弹性特性；有限元法；灵敏度中图分类号：THl6文献标志码：A文章编号：1671_3133(2014)09珈139—04ElasticbehaviorpropertiessimulationstudyofdiaphragmtypeairspringbasedonABAQUSXuYanmin，HaoWei(SchoolofAutomotiveEngineering，GuangdongJidianPolytechnicCollege，Guangzhou510515，China)Abstract：Tookadiaphragmtypeairspringo

3、fpassengervehiclessuspensionfortheresearchobject，afiniteelementmodelforairspringhasbeenestabhshed．TheverticalstaticmechanicalpropertiesisanalyzedbyABAQUSwhichispowerfulinnonlinearity．Theresultsprovedthatthefiniteelementsimulationmodeliscorrectbymakingacomparisonbetweenthesimulationresul

4、tsandtestresults．SensitivityanalysisofdiaphragmtypeairspringstructureparametersWasaccomplished，theresultsshowthatangleofcordandinitialinflationpressurehaveagreateffectontheelasticbehaviorpropertiesofairspring．Keywords：diaphragmtypeairspring；elasticbehavior；finiteelementmethod；sensitivit

5、yanalysisO引言乘用车悬架减振元件的弹性特性对驾乘舒适性与汽车的行驶平顺性具有直接影响。空气弹簧具有明显的非线性弹性特性且振动频率较低，汽车悬架减振系统中采用空气弹簧可以有效地降低传递到车身的振动。鉴于空气弹簧优越的减振性能，车辆空气悬架技术近年来得到了快速的发展¨J。车用空气弹簧类型根据气囊的不同结构形式可分为膜式与囊式两种，如图1所示。囊式空气弹簧可根据曲数分为双曲和多曲，曲数越少弹簧的刚度越大旧J。膜式空气弹簧在上盖板与活塞之间安装有一个圆筒形橡胶气囊，通过气囊挠曲变形实现空气弹簧整体伸缩。膜式空气弹簧刚度较囊式空气弹簧小，可通过改变活塞形状或气囊形状来

6、获得比较理想的弹性特性与自振频率。乘用车承载+南沙科技计划资助项目(201201019)质量小，安装空间有限且对空气弹簧的弹性特性要求较高，故乘用车空气悬架普遍采用膜式空气弹簧作为其主要的减振元件。aI膜』{=rt,-气弹簧b)囊式空气弹簧图1车用空气弹簧类型静态弹性特性是膜式空气弹簧设计之初必须着1392014年第9期现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)重考虑的重要性能参数，气囊的“充气-力Ⅱ载．变形”特性对于空气弹簧的静态弹性特性有着直接的影响。由于气囊是相互交叉的多层帘布与橡胶硫化而成的复合材料，且在工作过程中与盖板存在接触

7、非线性问题，对其进行传统的理论计算十分困难。随着有限元理论的日益成熟与计算机技术的迅猛发展，通过有限元数值计算的方法对空气弹簧静态力学特性进行准确的预测逐渐成为可能。孔军等人‘3o运用有限元的方法研究了空气弹簧的帘线排布与物理参数对气囊力学特性的影响。AlfHoleyerMl应用有限元技术对膜式空气弹簧活塞形状进行了结构优化，改善了空气弹簧的力学特性。TakuyeYuasaMo利用有限元方法对空气弹簧刚度以及减振器与空气弹簧的匹配进行了一系列详尽的研究。本文基于某乘用车悬架膜式空气弹簧，建立了空气弹簧的离散模型，通过试验验证了模型的精确性。对气囊初始