渐变节流液压缓冲器结构设计优化与动态特性研究

摘要

液压缓冲器是大型设备上重要的缓冲减振部件，广泛应用于建筑、车辆、机械等工程行业。将液压缓冲器应用于车辆悬挂系统中，具有很好的缓冲吸振作用，可以有效改善车辆悬挂系统的性能，提高车辆行驶能力。液压缓冲器依靠液压阻尼力对作用在其上的物体进行缓冲，使物体减速直至停止，并且将吸收的能量通过热能的形式散发掉。
　　为得到渐变节流式液压缓冲器的理想缓冲特性，本文根据液压缓冲器的结构特点和工作原理，基于流体力学及运动学等相关理论建立缓冲过程的数学模型。以理想缓冲特性曲线为目标函数建立阻尼孔两侧的等流量方程，继而得到缓冲器有效节流面积的数学模型。通过公式推导可得出渐变节流液压缓冲器节流杆的外部轮廓曲线方程，利用Matlab进行求解，并通过数值拟合，得到该曲线的多项式拟合方程。将该曲线方程应用于缓冲过程的数学模型中，得到了较为理想的缓冲特性曲线，验证了其缓冲过程模型的正确性和该有效节流面积模型建立方法的可行性。对缓冲器缓冲和复位的整个过程进行仿真分析，将研究结果与恒节流缓冲器的缓冲特性进行对比，表明在相同冲击情况下，渐变节流液压缓冲器较恒节流液压缓冲器有更高的缓冲效率和更小的最大缓冲力。
　　为研究渐变节流液压缓冲器在履带车辆悬挂系统中所起的作用，利用多体仿真软件 RecurDyn建立履带车辆单轮油气悬挂系统三维模型，将数值分析所得到的缓冲器缓冲特性拟合曲线加载到模型中，得到与数值计算相对应的多体动力学模型，对该模型进行振动平台与路面仿真。对振动平台赋予不同的初始速度进行冲击仿真可以得到三种缓冲效果，对比缓冲器在冲击过程中对不同冲击速度所起到的缓冲机理，分析其缓冲特性；对缓冲器进行不同行驶速度下的路面仿真分析，通过平衡肘摆角随时间变化曲线，可以分析得到缓冲器在路面运动中对平衡肘及其整车的影响作用，并且和相同条件下无缓冲器与恒节流缓冲器悬挂系统的影响效果进行对比，突出其更为优秀的缓冲特性，并验证该数学建模方法的正确性。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 选题的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要研究工作

第2章 渐变节流液压缓冲器建模分析

2.1 缓冲器简介

2.2 缓冲器的结构和工作原理

2.3 液压缓冲器的设计分析

2.4 缓冲过程的数学建模

2.5 缓冲器有效节流面积建模

2.6缓冲器节流杆轮廓方程

2.7本章小结

第3章 渐变节流液压缓冲器数学仿真

3.1 Matlab与龙格—库塔法

3.2 仿真计算

3.3仿真结果及分析

3.4初始工况对缓冲的影响

3.5缓冲器缓冲、复位整个过程的动态仿真

3.6与恒节流缓冲器性能对比分析

3.7本章小结

第4章 履带车辆单轮悬挂系统动力学研究

4.1多体系统动力学

4.2悬挂系统分析

4.3悬挂系统主要构件的简化处理

4.4悬挂系统动力学模型的建立

4.5本章小结

第5章 单轮悬挂系统动力学仿真分析

5.1单轮悬挂系统冲击仿真

5.2不同冲击速度下仿真分析

5.3单轮悬挂系统路面仿真

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢