油气悬挂毕设说明书

毕业设计说明书基于AMESim的油气悬挂模型建立及分析学生姓名：学号：学院：专业：指导教师：2016年6月黎广水1201014144机械与动力工程学院车辆工程李晓杰中北大学2016届毕业设计说明书基于AMESim的油气悬挂模型建立及分析摘要随着经济和技术的发展，基础设施技术含量越来越高，对于矿用机械和矿用车辆，改善其性能的重要技术手段就是优化悬挂控制策略和优化悬挂参数，矿用车长时间运行且在恶劣环境中作业，那么油气悬挂需要更稳定和更可靠的性能，为了降低成本，缩短开发周期，合理地设计和模拟其性能显得非常重要，因此对油气悬挂的研究有重要的意义。了解和对比各种油气悬挂的特点，选外置气室油气分隔式悬挂作为研究对象，分析其结构、特点和原理，假设温度、气体可变系数、油液密度等为常量，建立油气悬挂数学模型，并利用AMESim软件建立相应的油气悬挂模型，进行模拟仿真，分析系统模型中对车身位移特性、加速度特性有影响的变量，变量有油缸内径、活塞杆直径、蓄能器初始压力、蓄能器初始体积、阻尼孔直径等，改变这些变量数值，仿真分析其对这些特性的影响。通过分析不同参数对悬挂刚度、悬挂阻尼影响，总结其规律，提出优化设计悬挂参数数值的方案。关键词：AMESim，油气悬挂，悬挂刚度，悬挂阻尼中北大学2016届毕业设计说明书AnalysisforHydro-pneumaticSuspensionbasedonAMESimAbstractWiththedevelopmentofeconomyandtechnology,infrastructure,moreandmorehightechnology,tominemachineryandminecar,improveitsimportanttechnicalmeansistooptimizetheperformanceofsuspensioncontrolstrategiesandoptimizationofsuspensionparameters,minecarisrunningforalongtimeandoperationinthebadenvironment,sothehydraulicpneumaticsuspensionneedsmorestableandreliableperformance,inordertoreducecosts,shortenthedevelopmentcycle,areasonabledesignandsimulateditsperformancethatisveryimportant,sothestudyofhydraulicpneumaticsuspensionhasanimportantsignificance.Tounderstandandcomparethecharacteristicsofvarioushydraulicpneumaticsuspension,choosingtheouterchamberseparationofhydraulicpneumaticsuspensionastheresearchobject,analysesitsstructure,characteristicsandprinciples,assumptions,suchastemperature,thedensityoftheoil,gas,variablecoefficientareconstant,themathematicalmodelofthehydraulicpneumaticsuspensionandcorrespondingoilandgassuspensionmodelisestablishedbyusingAMESimsoftware,carriesonthesimulationandanalysissystemmodelofdisplacementandaccelerationcharacteristicsforthebodiesofinfluentialvariables,variableshavecylinderboreandpistonroddiameterofinitialpressureandtheaccumulatorvolumeandaccumulator,dampingholediameter,etc.,thenchangingthevariablevalues,tosimulatedandanalysetheeffectsonthesefeatures.Throughtheanalysisofdifferentparametersonthesuspensionstiffness,suspensiondamping,summarizingitslawandputtingforwardtheoptimizationdesignofsuspensionparametersofnumericalsolution.Keywords:AMESim,Hydro-pneumaticSuspension,Suspensionstiffness,Suspensiondamping中北大学2016届毕业设计说明书第I页共I页目录1绪论..................................................................11.1研究背景和意义......................................................11.2油气悬挂的概述......................................................21.3油气悬挂的分类......................................................21.4油气悬挂的特点......................................................41.5仿真软件的概述......................................................51.6国内外研究现状......................................................51.6.1国外研究现状......................................................51.6.2国内研究现状......................................................62油气悬挂结构和原理....................................................72.1悬挂油缸的结构和原理................................................72.2蓄能器的结构和原理..................................................82.3本文研究的内容.....................................................103油气悬挂的数学模型...................................................113.1油气悬挂的分析.....................................................113.2油气悬挂的计算.....................................................123.2.1刚性特性分析.....................................................123.2.2阻尼特性计算.....................................................134油气悬挂的仿真.......................................................154.1AMESim模型建立步骤.................................................154.2油气悬挂子模型选择.................................................164.3油气悬挂AMESim模型................................................204.4油气悬挂仿真和特性分析.............................................215结论.................................................................25参考文献................................................................26致谢....................................................................28中北大学2016届毕业设计说明书第1页共28页1绪论1.1研究背景和意义悬挂分为被动悬挂、半主动悬挂、主动悬挂，由于研究的对象是油气悬挂，选用研究的车型是矿用车型。矿用车承担大重量恶劣环境的运输，在运输煤矿、石渣、砖泥方面，运输效率高、成本低、车辆损耗小，保证了运输的方便可靠性，这些优点小型运输车是无法比及的。国外发展重型矿用车比较早，著名的机械公司有卡特彼勒、特雷克斯（TEREX）、利勃海尔、小松、日立、白俄罗斯BELAZ等，卡特彼勒代表车型797，363吨；利勃海尔代表车型最大载重360吨；小松代表车327吨；日立自行研制驱动控制系统，代表车最大载重286吨；白俄罗斯BELAZ，产品系列齐全。近年来，我国矿业快速发展，矿用重卡车需求不断增长，国内发展研发的公司多，但规模较小。发展情况有，中环动力北京重型汽车有限公司、北京首钢重型汽车制造股份有限公司、内蒙古北方重型汽车股份有限公司、本溪北方机械重型汽车有限责任公司和湘潭电机股份有限公司。另外，三一重工、宇通重工、秦皇岛天业通联重工、中国重型汽车集团以及陕西汽车集团有限责任公司等企业也生产矿用汽车，但未形成规模和批量化，产品载重量均在100t以下。国外矿用汽车的载重量已达363t，而国内生产的最大矿用汽车载重量大多在220t。油气悬挂具有可变刚度、可变阻尼的特性，可以有效的改善车辆的行驶稳定性、操作性和舒适性。传统悬挂在不高速度和相对平坦的道路上性能还能满足，但在坑坑洼洼的路行驶时，产生很大冲击，悬架不能随震动频率衰减，缓冲吸收不了那么多冲击能量，适应性差。而油气悬挂具有可变刚度，可变阻尼的性能，能明显缓和冲击，减少振动形成的颠簸，使车辆寿命增长，适合矿用车的使用要求，技术上满足了性能，再加上国内巨大的市场，研究油气悬挂有重要意义[1][2][3]。中北大学2016届毕业设计说明书第2页共28页1.2油气悬挂的概述油气悬挂由D.C.Kamapp所发明，是一种车辆的悬吊技术，这项悬挂技术是将液压传动控制和悬吊系统两项技术结合，是发展现代特种车辆及大型大型车辆的关键技术之一，如矿用车。油气悬挂的液体是以油作为介质，气体是惰性气体，通常用氮气作为悬吊系统的弹性介质。主要结构是蓄能器和悬挂缸构件，油气悬挂具有体积小、质量轻、承载能力强，容易实现车身高度调节，并兼有阻尼减震和自动润滑特点[3]。实物图如下：图1.1a图1.2b1.3油气悬挂的分类一般按照蓄能器的类型和气室数量、油缸连接方式和控制策略分类[4]。（1）按蓄能器类型分：单气室、双气室、两级压力式。单气室的结构简单，性能可靠，成本低。双气室的活塞行程大，能适应较复杂路面，但工艺复杂，制造费用高