油气悬挂系统简介

大连理工大学天道酬勤自强不息索引悬挂系统概述油气悬挂的工作原理、分类及应用领域建模与设计的一般方法和步骤油气悬挂与普通悬挂的性能比较油气悬挂的发展趋势大连理工大学天道酬勤自强不息悬挂系统概述悬挂（悬架）系统定义：保证车轮或车桥与汽车承载系统之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节车辆行驶中的车身位置等有关装置的总称。大连理工大学天道酬勤自强不息悬挂系统概述大连理工大学天道酬勤自强不息悬挂系统概述悬挂的主要功能：★支撑车体，传递车轮和车架之间的一切力和力矩；★缓和车辆行驶所产生的冲击；★衰减承载系统的振动；★导向作用等。大连理工大学天道酬勤自强不息悬挂系统概述分类悬挂方式输入能量刚性半刚性弹性被动主动半主动非独立独立大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的工作原理、分类及应用领域工作原理：以油液传替压力，用惰性气体（通常为氮气N2）作为弹性介质，由蓄能器（相当于气体弹簧）和具有减振器功能的悬挂缸组成。大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的工作原理、分类及应用领域结构和分类：单缸蓄能器数目悬挂缸油液是否相连★单气室★双气室★两极气压式等★独立式★连通式★连通式大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的工作原理、分类及应用领域运动过程：★压缩行程：C左蓄能器右蓄能器BA★复原行程：左蓄能器CAB右蓄能器大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的工作原理、分类及应用领域机构形式优点缺点单气室结构、油路简单，便于工程实现容易造成活塞和油缸端部相撞击双气室迅速衰减振动，避免活塞与油缸端部相撞击结构、油路复杂，制造方面必然增加困难独立式结构、油路简单倾侧刚度相对小，车辆转弯时车架的倾侧角大连通式结构、油路复杂倾侧刚度相对大，稳定性好分类特点：大连理工大学天道酬勤自强不息应用领域：★全地面起重机★动力平板车★铲运机械★越野轮胎起重机油气悬挂的工作原理、分类及应用领域大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的工作原理、分类及应用领域★轮式挖掘机★大型矿用自卸车★赛车和高级轿车等★导弹运输车应用领域：大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤物理模型的确定数学模型的建立计算机仿真和实验比较提取悬挂系统设计的敏感参数进行优化再进行仿真和实验的重复研究进行机械实体的工艺设计等大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤物理模型的确定（悬挂缸液压部分）简化的内容：★阻尼孔的简化★体积膨胀变化分开考虑★忽略部分摩擦的影响★沿程局部压力损失简化等大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤★油气悬挂活塞杆输出力方程：1122APAPF（1）★节流小孔理论公式xsignxsignAACQPPd20201132212121（2）数学模型的建立大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤★流过阻尼孔和单向阀的流量公式：dtEPVdtEPVxl330l22021AQ－（4）12202EPVV★体积压缩公式：（3）13303EPVV（5）cLLLEPVV333（6）数学模型的建立大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤★流经左蓄能器等效阻尼孔流量方程：xsignAQCPPaldL22232（8）★流过阻尼孔和单向阀的流量公式：dtEPVdtEPVdtEPVxAQclLLll3333022022★左蓄能器气体状态方程：LSrLSLrLVPVP（7）（9）数学模型的建立大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤★左蓄能器瞬时气体体积LLSLVVVxAVV3322（10）★I腔油液压缩性11101EPVV（11）★液压软管容积变化计算cRRREPVV111（12）★右蓄能器等效阻尼孔流量方程xsignAQCPPaRdR23212（13）数学模型的建立★流经等效阻尼孔的流量dtEPVdtEPVxAQcRRl1111013★右蓄能器气体状态方程：rRSRSrRRVPVP（15）（14）大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤★右蓄能器瞬时气体压力RRSRVVxAVV111（16）★实际气体状态方程（也称之为BWR方程）：232632200021TVeVcVaVabRTVTCARTBVRTPVr（17）数学模型的建立公式（1）~（17）建立了双气室油气悬挂性能的复杂非线性数学模型。整合数学模型，即可得出输出力和位移、输出力和速度的关系。并且可以推导出悬挂系统刚度、阻尼力系数等影响悬挂性能的参数。大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤数学模型的建立11210021001221002200rrrrxAMgAAVPAVrPxAMgAAVPAVrPdxdFK★油气悬挂的刚度K（18）★平均阻尼系数2020120123211221AAACVACdleq（19）大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤计算机仿真和实验比较大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤计算机仿真和实验比较大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤计算机仿真和实验比较-0.2-0.15-0.1-0.0500.050.10.150.2012345678910x105x(m)K(N/m)V0=4LV0=8LV0=10L改变初始充气体积V0对刚度的影响结论：在其他条件不变情况下，蓄能器容积越小，刚度越大，且压缩行程比复原行程刚度值变化大。大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤计算机仿真和实验比较-0.2-0.15-0.1-0.0500.050.10.150.200.511.522.5x106x(m)K(N/m)M=12tM=10tM=8t改变悬挂质量M的大小对刚度的影响结论：在其他条件不变情况下，车辆悬挂质量越大，刚度越大，且压缩行程比复原行程刚度值变化大。大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤计算机仿真和实验比较-0.2-0.15-0.1-0.0500.050.10.150.2012345678910x105x(m)K(N/m)P0=10MPaP0=12MPaP0=15MPa改变初始充气压力P0对刚度的影响结论：在其他条件不变情况下，蓄能器初始压力越小，刚度越大，且压缩行程比复原行程刚度值变化大。大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤提取悬挂系统设计的敏感参数进行优化★优化主要目的：针对系统的静态和动态响应特性的不足改善系统的响应特性，达到适合生产和工作所需的要求。大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤提取悬挂系统设计的敏感参数进行优化eqC单向阀通流截面积阻尼孔通流截面积01A02A油缸各腔截面积阻尼系数要求车身能在三个振动周期中结束振动确定出复原时阻尼孔面积和压缩时阻尼孔与单向阀的面积之和的关系2020120123211221AAACVACdleq大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤平均阻尼系数油气悬挂的刚度K悬挂质量M车身振动频率f0尽量接近1~1.6HzeqC提取悬挂系统设计的敏感参数进行优化大连理工大学天道酬勤自强不息建模与设计的一般方法和步骤再进行仿真和实验的重复研究进行机械实体的工艺设计等满足要求不满足要求重新设计研究调整参数大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂与普通悬挂的性能比较油气悬挂系统普通钢板悬挂承压能力能够承受很高大压力，通常可达20MPa受钢板强度和刚度制约平衡轴荷性能通过管路的连接，将不同车轴的油气悬挂缸连接起来刚性调整能力差，平衡轴荷的作用小行驶平顺性很好的弹性特性曲线和较低的固有频率对地面的冲击大倾侧刚度车辆转弯或车轮遇到凸块或凹坑时，整车倾侧刚度大车辆转弯或车轮遇到凸块或凹坑时，重心偏移厉害结构形式包括液压、机械、电控等多个部分，结构复杂主要由钢板、弹簧等机械结构组成，结构相对简单价格贵相对便宜大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂与普通悬挂的性能比较油气悬挂系统的可调性分析★悬挂高度可调★上车水平度可调★悬挂方式选择：刚性、弹性、半弹性半刚性大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的现状和发展趋势国外油气悬挂技术的发展和产品的应用★始于六十年代后期，D.C.Karnopp发明的油气减振器在赛车和轿车上得到应用。★七十年代出现了集减振器和支承弹簧于一体的油气悬挂系统。★廿世纪八十年代油气悬挂系统的设计开始朝着半主动悬挂和主动悬挂方向发展。在赛车、客车和非公路车辆上得到成功应用。★目前油气悬挂系统已在工程车辆、越野车辆、特种车辆、高级轿车、军事车辆、飞机和航天器，甚至高档自行车。大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的现状和发展趋势★利勃海尔（LIEBHERR）公司的LTM系列全地面起重机；★美国特雷克斯(TEREX)；★意大利伯里尼的矿用自卸汽车；★美国UET-A和UETE2万能工程履带牵引车；★日本KATO的200t六轴汽车起重机；★法国雪铁龙轿车等等。国外油气悬挂技术的发展和产品的应用大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的现状和发展趋势国内油气悬挂技术的发展和产品的应用★武汉水运工程学院陶又同教授最早提出利用示功图法辨识油气悬挂系统模型；★1984年上海重型汽车厂测绘了国外的单气室油气悬挂；★徐工集团（1992）、湖南浦沅工程机械厂（1994）先后从利勃海尔公司引进了LTM1025、1032、1050全地面汽车起重机，形成了一个对油气悬挂技术研究的热点。大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的现状和发展趋势国内油气悬挂技术的发展和产品的应用★2004年徐工集团200T全地面起重机下线，也标志着中国的油气悬挂技术发展到了一个新的阶段。大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的现状和发展趋势悬挂的发展趋势：国际：★开发各种新型悬挂，主动、半主动、被动；★研究基于非线性舒徐模型悬挂的整车乘坐性；★悬挂系统元件及控制策略的研究；★面向减少车轮动载冲击的悬挂设计等。大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的现状和发展趋势悬挂的发展趋势：国内：★建立适合于乘坐动力学研究的非线性数学模型；★建立路面时域模型；★开发专用仿真软件；★研究主动、半主动控制策略；★结构研究和开发等。大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的现状和发展趋势国内油气悬挂存在的问题★应用油气悬挂的车辆品种少，生产商不掌握技术；★缺少系统性和基础性的研究；★定性研究较多，定量研究很少；★悬挂系统相连的部分也缺少关键技术的研究支持等。大连理工大学天道酬勤自强不息油气悬挂的现状和发展趋势国内油气悬挂发展趋势★系统性、基础性研究；★形成通用的研究设计规则；★整车、多桥油气悬挂系统虚拟样机的研制；★被动悬挂技术向半主动悬挂、主动悬挂技术发展。大连理工大学天道酬勤自强不息Thanks!