上下2腔压差
p 12=p 121+p 122(12在压缩阀处,贮油腔中的油液经所产生的缝
隙补充至下腔,流量为Q 32(与Q 23大小相同但流向相反.其产生的节流压差为
p 32=
(
2
/
2
πh y f 32
(13
式中:R 2, r 2为径向流动的内外径; h
y f
为压缩阀片在复原行程中的开启高度.
1. 2. 3贮油腔压力分析
p 32= 12l 2
b 2h 3y y 23
(7
式中:b 2为缝隙的宽度; l 2为通流长度; h
y y
为压缩阀片在压缩行程中的开启高度.
1. 2. 2复原行程数学模型
由图1,在复原阀处,油液一部分通过常通孔A 1流入下腔,流量为Q 121.产生的压差
p 121=
Q 121
2C q A 1
(8
另一部分可经阀片与活塞片之间的缝隙流入下腔,流量为Q 122.产生的压差
根据减振器物理数学模型,按照减振器在测试时的工况,可在MA T L A B /S i m u l i n k环境下建立图2所示的仿真模型.
图1中:p 1, p 2, p 3分别为I , I I , I I I腔压力,其中I I I腔中有部分空气,其体积为V 3; X (t
为活塞图1液力系统图
相对阻尼缸的位移,向上为正,中间位置X (t =
0; X ′ (t为活塞相对阻尼缸的速度,向上为正; A p为活塞截面积; A r为活塞杆截面积; Q 21, Q 23分别
3-
4],但对减振器结构参数的影响的研究较少.本文应用MA T L A B /s i m u l i n k对其进行
仿真,以分析减振器结构参数对阻尼特性的影响,指导减振器的设计.
1减振器物理数学模型
1. 1减振器液力系统模型
依据减振器的结构及对关键阀系的研究,可将双缸式减振器抽象为如图1所示的液力系统.
程和压缩行程中形成的节流缝隙面积; A
y f
为压缩阀在复原行程中形成的节流缝隙面积.
1. 2减振器数学模型
1. 2. 1压缩行程数学模型
由图1,在复原阀处,油液一部分经常通阻尼孔A 1流入上腔,流量为Q 211,产生的节流压差
p 211=
2
211
2(C q A 1
(3
另一部分油液经形成的缝隙流入上腔,流量为Q 212,产生的节流压差
d o i :10. 3963/j
. i s s n . 2095-3844. 2013. 06. 016收稿日期:2013博士,教授,主要研究领域为机械工程控制与测试、智能仪器仪表、机电一体化系统、复杂曲面精密测量与重构等
0引言
减振器是车辆悬架系统的重要组成部分,其阻尼特性直接影响着整车的平顺性与操纵稳定性.
为I I腔与I , I I I腔之间的流量;由各腔容积变化可得以下流量关系
Q 21=(A p -A r
X ′ (t (1 Q 23=A p
X ′ (t (2
式中:A 1为活塞上的常通阻尼孔面积; A 2为活塞
片上的常通阻尼孔面积; A 3为压缩阀座上的常通
阻尼缝隙面积; A f f和A
f y
分别为复原阀在复原行
V o l . 37N o . 6
D e c . 2013
减振器阻尼特性仿真及结构参数影响分析
黄安贻1, 2施宇锋
1
(武汉理工大学机电工程学院1武汉430070(武汉理工大学华夏学院2武汉430223摘要:通过对一种双缸式减振器液力系统进行分析,应用液压流体力学理论建立了其数学模型,在MA T L A B /S i m u l i n k中搭建了减振器仿真模型并进行仿真,其仿真结果与实验结果符合较好.在此基础上利用该减振器仿真系统分析了减振器几个结构参数对减振器阻尼特性的影响,以指导减振器的设计从而较快地获得最合适的结构参数和最优的阻尼特性.关键词:减振器;阻尼特性;仿真;结构参数影响中图法分类号:U 463. 33
p 212=
(
1
/
1
πh f y 212
(4
式中:R 1, r 1为径向流动的内外径; h
f y
为复原阀片在压缩行程中的开启高度.上下2腔总压差p 21=p 211+p 212(5又根据流量守恒有
Q 21=Q 211+Q 212(6在压缩阀处,不足部分由贮油腔经压缩阀上的常通节流缝隙A 3补充,流量为Q 23.产生的压差
设在装配位置时,贮油腔中气体体积为V 0,压强为大气压力p 0,贮油箱油压与气体压强相当,由理想气体状态空间方程有
p 3V 3=p 0V 0(14又由体积关系可知
V 3=V +[l +X (t ]A r (15式中:l为从中间位置至阻尼弹簧未起作用前的最大复原行程.
由此可计算出贮油腔中的油压
p 3=0
V 0
V +l +X t A r
(16由复原行程及压缩行程模型中计算的压差即可计算出上下2腔压强p 1, p 2.
1. 2. 4阻尼力的数学描述
设复原阻尼力方向为正向,由图1,对活塞进行受力分析,可求得阻尼力为
F =(A p -A r p 1-A p p 2(17 2减振器阻尼特性仿真及实验验证
2. 1M A T L A B减振器阻尼特性仿真
p 122= 12l 1
b 1h 3f f 122
(9
式中:b 1为缝隙的宽度; l 1为通流长度; h
f f
为复原阀片在复原行程中的最大挠度.由环形阀片弯曲变形[5]可得
h f f =G r 122
h 3
(10式中:G r为阀片的弯曲变形系数; h为阀片厚度.又根据流量守恒有
Q 12=Q 121+Q 122(11式中:Q 12与Q 21大小相同但流向相反.
为与开发的新车型相匹配,经常要根据减振器阻尼特性要求对其进行调整或重新设计.传统的减振器设计方法是以阻尼特性为参考指标,在大量的减振器试验过程中,不断试凑得到减振器结
构参数[1-
2].
这种设计方法不仅开发周期长,效率低,
而且成本高.随着计算机技术的发展,应用仿真技术可以预测减振器的阻尼特性,
这方面的研究虽有不少[
第37卷第6期2013年12月
武汉理工大学学报(交通科学与工程版
J o u r n a lo fW u h a nU n i v e r s i t y
o fT e c h n o l o g y (T r a n s p o r t a t i o nS c i e n c e&E n g i n e e r i n g