非公路车辆前轴油气悬架系统动力学特性研究

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1、南京农业大学博士学位论文非公路车辆前轴油气悬架系统动力学特性研究姓名：吕宝占申请学位级别：博士专业：农业机械化工程指导教师：朱思洪20081201摘要非公路车辆前轴油气悬架系统动力学特性研究要与小汽车、客车和载重车相比，农用车辆、林业车辆、拖拉机、部分工程车辆等无悬架非公路车辆的振动尤为剧烈。随着车辆行驶速度的逐渐提高，这一问题将会更加突出，同时随着车辆向着大型化、高速化、舒适性方向发展，其舒适性已经成为消费者关注的主要内容之一．研究表明，结合无悬架非公路车辆的结构特点，就目前经济和技术水平来看，安装合适的前轴悬架系统特别是前轴油气悬架系统是改变这

2、种现状的有效措施之一。因此，深入研究前轴油气悬架系统设计理论及其振动特性，对前轴油气悬架车辆的研究与开发具有重要的意义。本文以江苏常发集团生产的CF200拖拉钡作为样车，在试验测定车辆系统的质量属性参数、轮胎刚度与阻尼系数等的基础上，建立了无悬架和前轴悬架非公路车辆系统振动的数学模型，分析了系统的固有频率，运用Matlab／Simulink进行了系统的振动特性仿真研究和前轴悬架系统的参数匹配研究。结合样车的结构特点和参数特征，研制了适用于样车的阻尼可调前轴油气悬架系统，建立了其数学模型，并进行了油气悬架系统的静刚度、阻尼特性、输出力特性的仿真研究和

3、油气悬架系统的动态输出力特性试验，同时通过台架试验进行了前轴油气悬架车辆的动态特性的试验研究。所完成的主要工作以及取得的主要结论如下：1、参照有关国家标准，对样车的质量、质心位置、车辆绕质心位置的俯仰转动惯量等质量属性参数和车辆前、后轮胎的刚度与阻尼系数等进行了测定。2、在分析了无悬架车辆系统的振动微分方程和车辆系统固有频率的基础上，结合测得的车辆自身参数计算得到车辆的垂直振动固有频率和俯仰角振动固有频率；以积分白噪声D级随机路面作为激励，利用MATLAB／Simulink软件，分析研究了无悬架车辆系统质心位置的垂直振动加速度、俯仰振动角位移、角加

4、速度，并对车辆前、后轴处的垂直振动位移、垂直振动加速度进行了比较，结果表明：前、后轴处垂直振动位移幅值基本接近，而前轴的垂直振动加速度明显高于后轴．3、考虑到驾驶员重量对非公路车辆的质心位置和绕质心的俯仰转动惯量的影响，建立了与样车结构参数相匹配的前轴悬架非公路车辆振动数学模型，运用MATLAB／siIllulink通过改变前轴悬架的参数，对前轴悬架车辆的振动特性和悬架系统的阻尼和刚度参数的匹配问题进行了仿真研究．4、基于流体力学和气体状态方程等相关理论，建立了阻尼可调油气悬架的数学模型，并对油气悬架的静刚度特性进行了理论分析，通过改变蓄能器气体的

5、初始工作博士学位论文非公路车辆前轴油气悬架系统动力学研究压力和体积、正弦激振频率和幅值、活塞阻尼孔直径、单向阀直径、可调阻尼阀直径等参数，应用MATLAB／Simulink对油气弹簧的阻尼、动态输出力和悬架缸各腔压力等非线性特性进行了仿真研究。5、构建了前轴油气悬架车辆振动特性综合试验台，基于LabVIEW开发了试验台测控系统，可进行油气悬架静刚度，动态输出力等特性试验和油气悬架系统的位移传递率、垂直振动加速度、悬架动挠度、悬架动载荷、油气悬架各腔动压力等动态性能的试验研究工作。6、确定了阻尼可调式前轴油气悬架的整体结构和主要零部件参数，进行了蓄能

6、器内气体不同初始工作压力和初始工作体积下的油气悬架静特性试验，通过改变气体初始工作压力和体积、正弦激振幅值和频率、可调阻尼阀阀芯转角和单向阀组阀口开度，进行了油气悬架的动态特性试验。7、在构建和分析了车辆前轴1／2悬架振动系统数学模型的基础上，进行了车辆前轴油气悬架系统的台架试验，通过改变蓄能器内气体初始工作体积、可调阻尼阀阀芯转角、单向阀组阀口开度、正弦激励幅值等参数，试验研究了各参数对簧上质量垂直振动的位移传递率、加速度均方根值以及车轮动载荷等振动特性的影响规律。通过本课题的研究，为前轴油气悬架非公路车辆系统的研究提供了理论基础和技术支持。关键

7、词：非公路车辆；油气悬架；前轴悬架；动力学特性ABSTRACTRESEARCHONDYNAMICCHARACTEIUSTICSoFFRONTAXLEHYDRo．PNEUMATICSUSPENSIONSYSTEMFOROFF．RoADVEHICLEAbstractThevibrationofnon-suspensionoff-roadvehicles，suchaSagriculturalvehicles，forestryvehicles，tractorsandsomeengineeringvehicles，ismorepoignantthancars

8、，busesandtrucks．Withtheincreasingofrunningspeed，thisproblemis