汽车油气弹簧非线性数学模型及特性

以某工程车用油气弹簧为研究对象,考虑了油液的可压缩性、刚度的非线性及活塞与液压缸壁之间的动摩擦力等因素的影响,建立了油气弹簧非线性数学模型,并对不同激振频率和幅值的油气弹簧进行仿真分析。仿真曲线与试验数据的比较结果表明,两者基本吻合,从而验证了油气弹簧数学模型是正确的。基于建立的油气弹簧数学模型,分别对油气弹簧的刚度频率特性、不同速度时的阻尼特性以及不同流量时阻尼阀进出口处的压力差进行了仿真分析。     

超磁致驱动式流量阀流量特性的数值模拟研究

为了解决常用的经验公式法对流量特性的研究存在参数选择依赖个人经验,不易得到精确数学模型的问题,对基于超磁致驱动器（giant magnetostrictive actuator,GMA）的流量阀在开口范围里分别建立二维模型,进行网格划分,通过Fluent 软件仿真计算,简便易行,准确可靠。得到阀口前后压差恒为2 Mpa时各模型的流量值;根据这些流量值,通过Matlab软件绘制出该阀的流量特性曲线,拟合出该曲线的数学方程;并结合圆锥缝隙流量公式,分析数值模拟的合理性,进而得到流量与GMA输出位移和压差关系精确的数学模型,为流量阀特性的检测提供了依据,并为该阀的精确控制打下了基础。     

车辆油气悬挂的阻尼阀设计

根据油气弹簧的结构特点,基于1/4车辆悬挂线性模型,给出了求取悬挂最优线性阻尼的方法,并应用等效线性化方法,确定阻尼阀的结构参数.给出了一种带安全阀的阻尼阀结构方案,利用该方案设计出的阻尼阀体积小、开阀流量大并能承受较大的背压.设计的减振阀已完成台架试验,试验报告通过定型评审.提供的设计方法和结构方案可以作为油气悬挂,特别是重型车辆油气悬挂阻尼阀设计的参考.     

减振器阀系不等外径多阀片结构变形分析

通过环形弹性复原阀系的力学模型,对减振器复原阀和压缩阀的不等外径多阀片结构弯曲变形进行了分析.利用单环形薄板变形理论推导,单阀片边界条件为内圆固定约束、外圆自由,求得了单阀片变形弯曲系数,给出了任意位置阀片变形的解析计算公式.对不等外径多阀片进行有效变换并利用单阀片叠加原理求得了不等外径多阀片结构变形解析理论公式.最终将解析计算与ANSYS仿真结果进行对比,相互验证了边界条件的处理和等效变换及理论解析计算的正确性.     

工程车辆蓄能式液压制动系统充液特性

在对新型蓄能器充液阀结构与性能分析的基础上,建立了制动系统充液特性动态分析数学模型,分析了充液过程中充液阀的动态特性及功率消耗,得到了系统参数及充液阀结构参数对充液特性的影响规律.实验验证了仿真模型的正确性.     

基于MEMS技术的平面W型微弹簧刚度特性研究

为了方便平面W型微弹簧的设计和制造,对其刚度特性表征方面进行了研究.运用能量方法推导出平面W型微弹簧弹簧常数计算公式.通过镍质平面W型微弹簧的实际拉伸实验,对推导出的微弹簧弹簧常数计算公式进行了验证,公式计算结果与测试结果基本相符.同时在有限元模拟分析软件--ANSYS中进行了仿真计算,二者一致性很好.在公式和仿真计算的基础上,找出了各结构参数对其刚度的影响规律.研究结果为平面W型微弹簧的优化设计与加工提供了理论指导.     

基于MEMS技术的平面W型微弹簧刚度特性研究

为了方便平面W型微弹簧的设计和制造,对其刚度特性表征方面进行了研究.运用能量方法推导出平面W型微弹簧弹簧常数计算公式.通过镍质平面W型微弹簧的实际拉伸实验,对推导出的微弹簧弹簧常数计算公式进行了验证,公式计算结果与测试结果基本相符.同时在有限元模拟分析软件———ANSYS中进行了仿真计算,二者一致性很好.在公式和仿真计算的基础上,找出了各结构参数对其刚度的影响规律.研究结果为平面W型微弹簧的优化设计与加工提供了理论指导.     

二自由度油气悬架统计线性化参数研究

采用油气弹簧作为弹性元件的油气悬架具有压缩刚度渐增、复原刚度渐减的非对称刚度特性. 以二自由度油气悬架为研究对象,将油气悬架非线性刚度在静平衡位置处展开成泰勒级数,应用统计线性化方法,得到了油气悬架等效刚度、动态平衡位置与油气弹簧结构参数、路面不平度以及车速之间的封闭关系式. 数值仿真结果验证了关系式的正确性.      

车用油气悬架的外置可调阻尼阀特性研究

设计了一种阻尼可调的外置阻尼阀,分析了其工作原理、内部结构和阀元件性能.根据流体连续性方程、运动微分方程以及伯努利方程等,从理论上研究了该阻尼阀的阻尼特性,通过仿真分析了其结构参数对阻尼特性的影响.建立了外置可调阻尼阀数学模型,并通过台架实验对数学模型进行了验证.实验结果表明,所设计的外置可调阻尼阀可实现油气悬架阻尼力的三级调节,能够满足车辆悬架系统动态特性的需求;台架实验结果与仿真结果吻合良好,该数学模型能够正确反映阻尼阀的特性.     

高压大流量气动电磁换向阀原理及动态特性

针对某水下装置对高压、大流量压缩空气的控制要求,对其关键元件高压大流量气动电磁换向阀的原理和动态特性进行了理论分析和仿真研究.提出采用先导式结构,以气动力作为高压大流量截止式主阀阀芯驱动力.通过对主阀启闭物理过程的分析,结合气体动力学,建立了基于高压气动电磁换向阀启闭动态过程的非线性数学模型.在此基础上进行了仿真研究,分析了在启闭过程中气控腔的压力变化过程,并探讨了气控腔作用面积、主阀复位弹簧刚度对主阀动态特性的影响.     

基于微分几何法的半主动油气悬架LQR控制

为了对某工程车辆半主动悬架的油气弹簧进行有效控制,分析了油气弹簧弹性力和阻尼力的非线性特性,建立了车辆半主动油气悬架非线性动力学模型.提出了应用微分几何理论并经过非线性状态反馈变换的方法,对半主动悬架非线性系统进行精确线性化,利用线性二次型调节器实现了非线性状态反馈最优控制,并用Matlab/Simulink编程进行仿真实验.仿真得出半主动油气悬架与被动油气悬架相比,显著地提高了车辆的平顺性.研究结果表明此方法可为车辆悬架控制的研究提供参考.     

非线性复合式悬架系统设计

针对装有油气悬架的车辆在实际应用中所面临的可靠性问题,提出了一种以油气悬架和螺旋弹簧共同作用提供弹性力的复合悬架.结合一种越野车悬架系统参数,给出了复合悬架刚度参数的匹配方法,对复合悬架和油气悬架系统的工作压力、载荷特性及刚度特性进行了对比,并通过仿真进一步对比了其平顺性评价指标.结果表明,复合悬架与油气悬架相比,在降低系统压力,提高可靠性的同时,保证了良好的越野平顺性,更适合于越野车辆.     

车辆半主动油气悬架模糊控制的建模与仿真

为对某工程车辆半主动悬架系统进行可靠控制,针对单筒式油气弹簧建立了数学模型,分析了其刚度特性和阻尼特性以及节流小孔面积的改变对阻尼的影响. 提出在防止悬架频繁击穿前提下改善车辆平顺性要求的控制思想,以悬架动挠度及其随时间变化率为控制输入,建立控制模型,并制定模糊控制规则,设计了模糊控制器. 分别针对正弦路面激励、积分白噪声随机路面激励以及瞬态阶跃路面激励进行仿真. 仿真结果表明:模糊控制策略在悬架半主动控制的应用,不仅可减小悬架击穿的概率,也从统计角度改善了车辆平顺性.      

节流孔径对静压圆弧槽干气密封端面流场影响的数值模拟

应用SolidWorks软件分别建立4种不同节流孔径静压干气密封三维几何模型,并运用Gambit软件对4种模型分别进行网格划分.利用Fluent软件对端面流场进行数值模拟,得到流场的压力分布、速度分布以及泄漏量、气膜开启力.同时对节流孔直径与气膜推力泄漏量比值进行优化,获得最佳结构参数.数值结果表明:端面压力在节流孔处最高,向四周逐渐下降,密封气在流经节流孔后形成显著的压力降,随节流孔径的增大泄漏量上升;随节流孔径的增大气膜推力增大.     

油气悬架变论域模糊控制仿真分析与试验研究

为改善车辆的平顺性,针对油气悬架系统刚度及阻尼的非线性特性,提出以悬架动挠度为控制目标的变论域模糊控制策略.以2自由度振动模型为研究对象,根据台架实验数据拟合出弹性力及阻尼力曲线,模拟C级路面为随机输入,对控制系统进行仿真,并进行了实车试验.仿真和试验结果表明,变论域模糊控制能有效地减小悬架击穿发生的概率,降低车辆垂直振动加速度,改善车辆的乘坐舒适性.     

减振装置节流阀片均布载荷变形解析计算

提出环形阀片受相关载荷作用时挠曲变形量的一种研究方法.建立阀片的物理模型,利用薄板变形微分方程以及内外径处的边界条件推导环形阀片受均布载荷作用时的挠曲变形解析式,整理得出了便于理论分析和工程应用的表达形式.与现有技术中环形薄板近似解对比验证了公式的正确性及其优越性,研究了不同载荷以及节流阀片相关结构参数和材料特性对其任意半径处变形量的影响规律.得出的解析式和结论为减振装置阻尼阀的精确设计提供了依据.     

大孔径限流装置损失特性分析

对大孔径限流装置的损失特性进行了分析，对比分析了大孔径限流装置与小孔节流的压力损失机理，用试验的方法，找出了大孔径限流装置的局部损失系数随限流孔径的变化规律，这一规律在某型飞机地面压力加油系统的流量平衡设计中被再次证实。     

均压气体对出筒空泡影响研究(英文)

采用数值方法对潜射弹道导弹带均压气体出筒非稳态空泡流进行了研究.基于连续性方程,动量方程,理想气体状态方程,均质平衡流空泡模型和Realizablek-ε湍流方程,并结合动网格技术,实现了潜射导弹带均压气体出筒过程数值求解.得到了出筒空泡的演化规律、形态特征和内部结构,分析了出筒加速度对空泡内部组的影响,提出了判定出筒空泡的稳定性依据,并与文献中的理论分析结果进行了对比验证.研究结果表明,出筒空泡组成是一个由以气相为主向以水蒸汽相为主的转变过程;出筒空泡的稳定性与气体的弹性系数β密切相关,当1≤β≤2.645时,空泡是稳定的,而当β≤2.645时,空泡将失稳.     

可压缩湍流封闭模型初探：湍流动能K方程

为解决可压缩流的湍流运动方程组封闭问题，对瞬时值的Ｎａｖｉｅｒ—Ｓｔｏｋｅｓ运动方程进行质量加权平均处理，根据湍流封闭理论对各脉动量关联项进行模化，得到可压缩流动的湍流动能Ｋ方程，完成了建立一个适用于三维可压缩流的湍流封闭模型的第一步工作．