车辆新型非线性悬挂系统结构与动力学研究

摘要

悬挂系统是影响车辆诸多动力学性能的重要组成，论文针对传统斜楔摩擦减振装置由于磨耗较快和较差线路运行时动力学性能下降的问题，设计研究运用油气弹簧的新型非线性悬挂。对两种悬挂（摩擦减振和混合减振）的垂向振动性能进行了对比分析，对新型悬挂车辆的动力学性能进行了仿真探讨。
　　 论文介绍了含有油气弹簧的三大件货车转向架新型非线性悬挂的结构原理及性能特点，建立了油气弹簧数学模型；结合国内装用转K2或转K6转向架的车辆，建立了垂向简化模型，对比分析了摩擦减振式悬挂和油气弹簧混合式悬挂对车辆振动性能的影响。探讨了运用虚拟样机技术进行油气悬架车辆行驶平顺性研究的新方法，进而为油气悬挂车辆设计开发提供指导。
　　 本文首先介绍了国内外对传统三大件货车转向架动力学建模与分析技术以及油气弹簧在车辆悬挂中的应用现状和研究方法。阐述了油气弹簧的结构原理，运用ADAMS/Hydraulics建立了油气弹簧模型，对油气弹簧建模所需的液压元件如液压缸、单向阀、蓄能器等性能参数进行了分析。在此基础上进行油气弹簧弹性特性、阻尼特性动态非线性特性及阻尼孔流量特性的仿真分析，并对弹性特性和阻尼特性的影响因素进行了讨论。为验证新型悬挂的可行性，首先建立简化的车辆垂向模型，仿真分析不同摩擦系数对垂向振动性能的影响，并对两种悬挂进行了动力学性能的仿真对比与参数研究。结果表明：在摩擦减振力较小的情况下采用油气弹簧可以明显改善垂向平稳性；之后建立了含有新型悬挂的NUCARS整车动力学模型，对整车垂向动力学进行仿真分析，进一步验证新型悬挂的可行性和有效性。
　　 论文在建立整车模型之前，对整车的几何参数，质量特性，参数力学特性进行了收集和整理，仿真和研究表明：悬挂系统必须保证最小的摩擦减振力，油气弹簧可以提高车辆在较小摩擦力时的动力学性能。论文为设计磨耗低、可靠性高的新型悬挂系统打下一定基础。