【摘 要】
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油气悬挂系统因其强大的道路适应性、非线性特性及高能量密度等优点被广泛应用于各种特种车辆。蓄能器作为油气悬挂系统的核心部件,其特性是油气悬挂系统设计、分析和控制的关键基础。现有对于油气悬挂的研究不仅采用无法反映蓄能器实际特性的理想气体状态方程描述蓄能器内气体多变过程,而且将活塞式蓄能器作为主要研究对象,对综合性能更好的气囊式蓄能器研究较少。因此为了获得气囊式蓄能器的真实特性并建立蓄能器模型,本文从以
【基金项目】
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导师王云超教授主持的国家自然科学基金项目:双转向系统车辆的悬架和转向系统耦合机理/设计;
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油气悬挂系统因其强大的道路适应性、非线性特性及高能量密度等优点被广泛应用于各种特种车辆。蓄能器作为油气悬挂系统的核心部件,其特性是油气悬挂系统设计、分析和控制的关键基础。现有对于油气悬挂的研究不仅采用无法反映蓄能器实际特性的理想气体状态方程描述蓄能器内气体多变过程,而且将活塞式蓄能器作为主要研究对象,对综合性能更好的气囊式蓄能器研究较少。因此为了获得气囊式蓄能器的真实特性并建立蓄能器模型,本文从以下几个方面展开了相关研究:(1)设计并搭建了蓄能器试验平台。现有理论无法准确描述气囊式蓄能器的真实特性,需要采用试验研究的方式对其进行探究。因此为了测试不同规格、不同类型的蓄能器在正弦激励、阶跃激励等工况下,内部气体、油液的压力和温度随激励输入的变化规律。本文搭建了基于液压伺服控制系统的蓄能器试验平台,为蓄能器特性的研究提供了实验条件。(2)基于蓄能器试验平台,以气囊式蓄能器和活塞式蓄能器为研究对象,开展了阶跃对比实验以及不同激励频率、幅值的正弦激励实验。通过低频实验分析出蓄能器的热传导过程不仅会使蓄能器在运动过程中存在一定的内阻尼而且会对蓄能器的刚度特性产生影响。通过拟合证明了BWR真实气体模型能准确预测准稳态工况下气囊式蓄能器的气体多变过程,但无法对高频工况进行准确预测。通过高频的正弦激励实验,发现了气囊式蓄能器在高频工况下存在的迟滞时间现象,且迟滞时间会导致迟滞环开度随激励频率的增加逐渐增大。通过不同激励幅值的正弦激励实验,发现氮气自身性质使气囊式蓄能器刚度随体积压缩率呈非线性变化。对不考虑迟滞时间时不同激励频率下的气体压力进行分析,发现低频工况下激励频率会影响蓄能器刚度,但当激励频率高于绝热频率后,蓄能器刚度不受激励频率的影响。(3)基于迟滞时间等因素,对真实气体多变指数模型进行了完善,得到了考虑迟滞时间、体积压缩率等因素的气囊式蓄能器真实气体多变指数模型。通过将不同激励频率及不同激励幅值的正弦激励实验结果与该模型的仿真结果进行对比后发现,模型预测值与实验结果的整体平均误差为4.5%,证明了真实气体多变指数模型具有较高的准确性。基于自主研发的整车油气悬挂系统试验平台,对比车辆侧倾时的实际力矩与整车模型的预测力矩,预测与实测的总体平均误差约为3.5%,进一步验证了基于真实气体多变指数模型的整车悬挂模型同样具有较高的准确性以及适用性。
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