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毕业设计 带反压气室的油气弹簧缸建模及动态特性仿真

  • 简介:毕业设计-带反压气室的油气弹簧缸建模及动态特性仿真,共81页,28141字(其中:外文文献及译文32页) 图纸共17张 ,附开题报告、仿真程序、实习报告等全套毕业设计,中文题目:带反压气室的油气弹簧缸建模及动态特性仿真,外文题目:ANTI-P
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适用专业:机械工程及自动化
适用年级:大学
论文编号:194987

论文简介:

毕业设计-带反压气室的油气弹簧缸建模及动态特性仿真,共81页,28141字(其中:外文文献及译文32页) 图纸共17张 ,附开题报告、仿真程序、实习报告等全套毕业设计

中文题目:带反压气室的油气弹簧缸建模及动态特性仿真

外文题目:ANTI-PRESSURE CHAMBER WITH THE OIL AND GAS CYLINDER SPRING MODELING AND DYNAMIC CHARACTERISTICS OF SIMULATION


研究方案及预期结果

油气悬架有多种形式。按单缸蓄能器形式,分为单气室、双气室、两级压力式等;按车桥各悬架缸是否相连可分为独立式和连通式;按车辆行驶过程中悬架控制是否需要外部能量输入分为被动油气悬架、半主动油气悬架和主动油气悬架。油气弹簧以其优越的非线性特性和良好的减振性能,在各种车辆上得到了越来越广泛的应用。随着车辆载荷的增加、速度的提高,改善油气弹簧在更高的工作压力下的动态密封性能,延长其使用寿命和准确设计其减振性能参数,已经成为油气弹簧设计中的主要问题。本文主要针对带有反压气室的油气弹簧进行研究。

在分析带反压气室的油气弹簧结构形式与工作原理的基础上,建立油气悬挂系统非线性数学模型。建模时,为简化计算,作如下假设:

1) 由于油气弹簧缸经常处于振颤状态,且润滑良好,所以忽略摩擦阻力的影响。

2) 通常液压油粘度会受到温度的影响,但在温度变化较小时,粘度变化不大。本文不考虑温度对液压油粘度的影响。

3) 各密封环节工作可靠,系统没有内泄漏和外泄漏。

4) 假设刚性构件没有弹性变形。

5) 蓄能器密封性能良好,气体质量不变。

6) 带反压气室油气弹簧缸蓄能器内的气体为惰性气体氮气,许多文献认为它的特性与理想气体接近,因此本文假定气体为理想气体。(即忽略温度变化对系统的影响)

应用MATLAB/Simulink为数学模型编制仿真程序,以正弦波作为输入信号进行仿真。从而得到不同激励作用下油气悬架系统的性能曲线,以此分析油气悬挂的非刚度特性、阻尼特性等。

最终得出结论:油气悬架具有非线性刚度和阻尼特性,系统刚度随着位移的增大而变大,能够保证在簧载质量变化时车身固有频率变化较小或不变;当位移变化较小时,刚度变化不大;从结构上看,蓄能器初始压力、气体初始体积、环形腔截面积、阻尼孔及单向阀直径等对悬架性能有影响;另外,激励频率等外界条件对油气悬架的性能也有影响。油气悬架对于改善汽车行驶平顺性和稳定性有显著的优势。


摘要

油气悬架系统是一种新型的车辆悬架,它将液压传动控制技术与悬架融为一体,是发展现代特种车辆及大型工程车辆的关键技术。本文在分析汽车油气悬挂系统的结构形式与工作原理的基础上,建立了带反压气室的油气弹簧缸复杂的非线性数学模型。数学模型中引入了微分的概念,考虑了液压油的可压缩性、液压油在管道流动过程中由于截面积突变、管道长度等引起的两种压力损失,使数学模型更真实准确地反映了物理模型。利用MATLAB/Simulink为数学模型编制了仿真程序,以正弦波作为输入信号进行仿真,通过仿真曲线对油气悬架的阻尼特性、刚度特性以及频率特性进行了详细地分析,并研究了影响油气悬架性能的各种因素,最后对油气弹簧缸总的动态特性进行了仿真分析。为油气悬架的参数优化和匹配奠定了基础。

关键词:油气悬挂;非线性数学模型;计算机仿真;性能特性;刚度;阻尼

Abstract

The hydro-pneumatic suspension (HPS) system is a new vehicle suspension that combines hydraulic transmission and control technology with suspension, and it is a key technology to develop special vehicles engineering vehicles. On the basis of analysis of structural form and working principles, this paper builds a complicated nonlinear mathematical model for hydro-pneumatic suspension which has two gas chambers. The conception of differential is introduced into the mathematical model and the model takes the condensability of fluid. The two kinds of pressure losses, caused by jumping of sectional area and by ducting length and other factors are also considered and computed in the model. All these factors make the model reflecting the physical model really. Utilizing the Matlab/Simulink software, we compiled the simulation program for the mathematical model. In the simulation, we adopted sine wave as the input signal. Finally we carried out detailed analysis on the damping characteristic, rigidity characteristics as well as frequency characteristics of the hydro-pneumatic suspension, and investigated different kinds of factors which contribute to the performance of hydro-pneumatic suspension. Finally we carried out simulation for the total of dynamic characteristics of hydro-pneumatic suspension. This research established some basis for the optimization and matching of hydro-pneumatic suspension.

Key words: hydro-pneumatic suspension; non-linear mathematical model; computer simulation; performance and characteristics; rigidity; damping


目录

前言…………1

1 绪论………2

1.1 油气悬架系统概述……2

1.2 油气悬架的特征…………3

1.3 油气悬架的实际应用……3

1.4 油气悬架国内外研究现状及亟待解决的问题……5

1.4.1 国外研究现状…………5

1.4.2 国内研究现状…………5

1.4.3 研究油气悬架国内亟待解决的问题…………6

2 油气弹簧的结构及工作原理………7

2.1 油气悬架系统的分类……7

2.2 油气弹簧工作原理……7

2.2.1 单气室油气弹簧原理7

2.2.2双气室油气弹簧原理8

2.2.3两级压力式油气弹簧原理………8

3 带反压气室油气弹簧理论模型和结构设计的关键问题………10

3.1 概述………10

3.2 双气室油气弹簧理论模型………10

3.3带反压气室油气弹簧物理模型………11

3.4主要基本尺寸的确定……11

3.5 油气弹簧结构设计关键问题………12

3.5.1结构设计及制造技术要求………12

3.5.2 密封件的选用……13

3.5.3导向宽度的选择……14

3.5.4台架试验确定阻尼孔15

4 带反压气室油气弹簧数学模型………17

4.1 数学模型简化条件……17

4.2 理想气体状态方程……17

4.3 双气室油气弹簧数学模型………18

5 油气弹簧刚度特性和阻尼特性分析…23

5.1 概述………23

5.2 油气弹簧刚度特性分析23

5.2.1 弹性力和刚度系数的计算………23

5.2.2 基于MATLAB Simulink的系统刚度特性仿真25

5.3 油气弹簧系统阻尼特性分析………31

5.3.1 阻尼力和阻尼系数的计算………31

5.3.2 基于MATLAB/Simulink的系统阻尼特性仿真34

5.4 本章小结…38

6 油气弹簧缸动态特性仿真39

6.1 概述………39

6.2 仿真激励信号及模型参数的选择…39

6.2.1仿真激励信号…………39

6.2.2仿真模型参数…………40

6.3 MATLAB/Simulink仿真计算流程…41

6.4 油气弹簧缸仿真计算程序………43

6.4.1 蓄能器中气体质量和满载静平衡时气体体积的计算程序…………43

6.4.2 油气弹簧缸MATLAB/Simulink仿真模型……43

6.5 油气弹簧缸仿真结果44

7 结论………47

致谢48

参考文献………49

附录A译文…50

附录B外文文献…………64


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  • 毕业设计-带反压气室的油气弹簧缸建模及动态特性仿真
  • 带反压气室的油气弹簧缸建模及动态特性仿真
  • 图纸
  • dwg双气室油气悬架结构原理图A3.dwg  [57.66KB]
  • dwg带反压气室油气弹簧缸的物理模型A3.dwg  [38.30KB]
  • 程序
  • mchushicongqiyali.m  [458.00B]
  • mdldongtaitexing.mdl  [44.17KB]
  • mgaibiantiji.m  [457.00B]
  • mgaibianzhiliang.m  [455.00B]
  • mdlgangdu.mdl  [14.99KB]
  • figshigongtu.fig  [35.41KB]
  • figsudutexingtu.fig  [21.99KB]
  • figzuihoufangzhenpa.fig  [22.70KB]
  • figzuihoufangzhenpa2.fig  [22.36KB]
  • figzuihoufangzhenpd.fig  [22.55KB]
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  • 论文
  • doc内封.doc  [23.50KB]
  • doc图.doc  [306.00KB]
  • doc实习报告.doc  [39.50KB]
  • doc开题报告.doc  [46.00KB]
  • doc摘要.doc  [23.50KB]
  • doc毕业论文.doc  [3.43MB]
  • doc目录.doc  [32.50KB]

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