“慣容-彈簧-阻尼”懸架（Inerter-Spring-Damper,ISD懸架）能改善車(chē)輛的行駛平順性與行駛安全性,具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。研究表明,兩級(jí)串聯(lián)ISD懸架具有較突出的綜合性能,但“機(jī)械式”兩級(jí)串聯(lián)ISD懸架存在懸架元件數(shù)量多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工程化實(shí)現(xiàn)困難等問(wèn)題。本文通過(guò)油氣彈簧與液力式慣容器的融合設(shè)計(jì),提出了一種“油氣式”兩級(jí)串聯(lián)ISD結(jié)構(gòu)及其工程化實(shí)現(xiàn)方案,通過(guò)仿真與試驗(yàn)分析了該懸架的綜合性能。結(jié)果表明,油氣ISD懸架不僅能抑制車(chē)身的低頻共振,還能減少輪胎的高頻跳動(dòng),提升道路友好性,為兩級(jí)串聯(lián)ISD懸架的工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。首先,根據(jù)新機(jī)電相似理論,基于液力慣容器與油氣彈簧的融合設(shè)計(jì),提出了一種油氣ISD懸架及其在重型多軸車(chē)輛平臺(tái)的工程化實(shí)現(xiàn)方案,揭示了油氣ISD懸架與兩級(jí)串聯(lián)ISD懸架的等價(jià)關(guān)系,并基于“慣容—彈簧—質(zhì)量”系統(tǒng)的反共振現(xiàn)象,闡述了“機(jī)械式”兩級(jí)串聯(lián)ISD懸架的隔振原理與良好的綜合性能,為兩級(jí)串聯(lián)ISD懸架的工程化提供了理論依據(jù)。其次,基于1/4車(chē)輛懸架模型,采用遺傳算法對(duì)油氣ISD懸架的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。比較分析了優(yōu)化前、后油氣ISD... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

機(jī)械

重型多軸車(chē)輛油氣ISD懸架設(shè)計(jì)與試驗(yàn)4機(jī)械式慣容器主要分為齒輪齒條式和滾珠絲杠式，最早由Smith和WangFC[25-26]先后提出。齒輪齒條式慣容器利用齒條齒輪機(jī)構(gòu)將慣容器兩端的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成飛輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并儲(chǔ)存大量動(dòng)能，通過(guò)齒輪副的增速原理實(shí)現(xiàn)對(duì)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的放大，其具體結(jié)構(gòu)如圖1.4(a)所示，但齒輪背隙會(huì)造成系統(tǒng)響應(yīng)延遲與沖擊的問(wèn)題；滾珠絲杠式慣容器通過(guò)滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)能的儲(chǔ)存和慣性的封裝，其具體結(jié)構(gòu)如圖1.4(b)所示，雖然滾珠絲杠式慣容器極大改善了背隙問(wèn)題，但在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏心問(wèn)題。(a)齒輪齒條式(b)滾珠絲杠式圖1.4機(jī)械式慣容器Fig.1.4Mechanicalinerters流體式慣容器主要分為液壓馬達(dá)式和液力式。2009年，王富正提出了一種液壓馬達(dá)式慣容器[26]，具體結(jié)構(gòu)如圖1.5(a)所示。該慣容器利用活塞與液壓缸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，流動(dòng)的油液會(huì)驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，儲(chǔ)存大量動(dòng)能。這種形式的慣容器解決了機(jī)械式慣容器背隙和偏心的問(wèn)題，雖然能夠產(chǎn)生的較大的慣容，但體積也更大，適合于建筑系統(tǒng)隔振。2011年，蓮花-雷諾車(chē)隊(duì)[27]提出了一種液力慣容器裝置，用于改善賽車(chē)的輪胎抓地性能，如圖1.5(b)所示。該裝置內(nèi)螺旋管與活塞的有效流通面積相差非常大，根據(jù)體積守恒原理，活塞驅(qū)動(dòng)油液流量與通過(guò)螺旋管流量時(shí)刻相等，所以螺旋管內(nèi)的油液速度遠(yuǎn)大于活塞內(nèi)的油液速度，對(duì)油液的慣性有放大作用，流體質(zhì)量的慣性被封裝在液力式慣容器內(nèi)。液力慣容器具有承載力大、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，并且解決了背隙、偏心等問(wèn)題，具有良好的發(fā)展前景。

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文5左腔螺旋管右腔活塞桿液壓缸凹凸橡膠(a)液壓馬達(dá)式(b)液力式圖1.5流體式慣容器Fig.1.5Fluidinerters1.2.2基于液力慣容器的懸架融合設(shè)計(jì)為了解決ISD懸架空間布置的問(wèn)題，研究人員嘗試了液力慣容器與其他元件的融合設(shè)計(jì)的方法。在布置空間有限的情況下，可將慣容器，彈簧和阻尼器從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。2013年，Smith[28]教授團(tuán)隊(duì)提出在液力式慣容器的活塞上開(kāi)設(shè)阻尼孔，該模型可以等效為慣容與阻尼的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，但同時(shí)會(huì)產(chǎn)生與慣容器并聯(lián)的寄生阻尼，如圖1.6所示。Smith團(tuán)隊(duì)采用的這種融合設(shè)計(jì)方法，使慣容與阻尼成為一個(gè)機(jī)械單元，但這只是一種兩元件融合，未能實(shí)現(xiàn)慣容、彈簧與阻尼的三元件融合。液壓缸活塞螺旋管阻尼孔crFFbcx2xsx1(a)活塞上開(kāi)設(shè)阻尼孔(b)慣容-阻尼串聯(lián)圖1.6液力慣容器Fig.1.6Fluidinerter傳統(tǒng)的彈性元件雖然易于布置，但存在“機(jī)械式”結(jié)構(gòu)的固有束縛，與ISD懸架的一體化設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間布置困難的問(wèn)題。油氣彈簧是一種彈簧與阻尼兩元件融合的結(jié)構(gòu)，以氣體作為彈性介質(zhì)，以油液作為傳力介質(zhì)的裝置，通過(guò)在蓄能器出口設(shè)置阻尼孔代替?zhèn)鹘y(tǒng)的減振器。同時(shí)，油氣懸架具有非線性剛度、結(jié)構(gòu)緊湊、易于布置、能實(shí)現(xiàn)車(chē)身姿態(tài)調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，這為慣容、彈簧與阻尼的三元件的融合帶來(lái)了新的思路。目前，油氣懸架的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氣體彈簧懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)剛度計(jì)算及減振器布置[J]. 周良生,彭莫,楊月海,衛(wèi)曉軍,岳驚濤.  軍事交通學(xué)院學(xué)報(bào). 2020(02)
[2]車(chē)輛懸架系統(tǒng)及其性能評(píng)價(jià)綜述[J]. 張俊紅,洪劉生,楊文釗,郭鵬,He Zhenpeng.  機(jī)械設(shè)計(jì)與研究. 2015(06)
[3]慣容器對(duì)雙層隔振系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響[J]. 昝浩,溫華兵,潘朝峰,仲啟東.  機(jī)械設(shè)計(jì)與研究. 2015(03)
[4]被動(dòng)天棚阻尼懸架降階與優(yōu)化[J]. 蔣濤,陳龍,張孝良.  汽車(chē)工程學(xué)報(bào). 2015(03)
[5]新型混聯(lián)式ISD懸架建模與參數(shù)優(yōu)化[J]. 聶佳梅,張孝良,孫曉強(qiáng),陳龍.  汽車(chē)技術(shù). 2015(02)
[6]改進(jìn)的ISD三元件車(chē)輛被動(dòng)懸架性能的研究[J]. 陳龍,楊曉峰,汪若塵,黃晨,沈鈺杰.  汽車(chē)工程. 2014(03)
[7]基于無(wú)量綱分析的磁流變隔振器阻尼參數(shù)優(yōu)化[J]. 李銳,杜鵬飛,徐文韜,張雄.  振動(dòng).測(cè)試與診斷. 2014(01)
[8]理想天棚阻尼的被動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法[J]. 張孝良,聶佳梅,袁朝春,侯永濤.  北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(01)
[9]雙氣室油氣平衡懸架的設(shè)計(jì)[J]. 王勛,陳思忠.  北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(05)
[10]2級(jí)串聯(lián)型ISD懸架頻響特性分析與試驗(yàn)[J]. 張孝良,陳龍,聶佳梅,汪若塵,陳月霞.  江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(03)

博士論文
[1]理想天棚阻尼的被動(dòng)實(shí)現(xiàn)及其在車(chē)輛懸架中的應(yīng)用[D]. 張孝良.江蘇大學(xué) 2012
[2]大型輪式車(chē)輛油氣懸架及電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究[D]. 杜恒.浙江大學(xué) 2011

碩士論文
[1]橫向互聯(lián)油氣ISD懸架的建模與試驗(yàn)[D]. 張?zhí)?江蘇大學(xué) 2019
[2]非線性憶慣容器及其對(duì)車(chē)輛懸架性能的影響[D]. 高喬.江蘇大學(xué) 2019
[3]連通式油氣懸架系統(tǒng)特性研究[D]. 方新.大連理工大學(xué) 2011
[4]油氣懸架對(duì)整車(chē)動(dòng)力學(xué)性能的影響[D]. 徐文立.吉林大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3375771