某重型卡车空气弹簧刚度特性研究

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摘要：现阶段国内外的汽车企业都非常重视空气弹簧在车辆悬架系统中的运用与研究，由于空气弹簧独特的非线性刚度特性使得其在汽车悬架系统中能够起到很好的减振作用，提高车辆的平顺性能和舒适性能。高端重型卡车空气弹簧进行了刚度测试实验，然后运用ABAQUS软件对空气弹簧进行了有限元建模与刚度特性分析，将刚度测试实验结果与有限元分析结果进行比对验证了仿真结果的正确与可行性，同时确定了其他工作行程所需数据可以通过仿真数据进行模拟来实现，为后续的空气弹簧悬架子系统的动力学模型的建立提供了较为完整的数据资料。

关键词：重型卡车；空气弹簧；刚度试验；有限元

中图分类号：U464.33+4.2 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2013）03-0039-06

商用车空气弹簧的研究在我国起步较晚，国内空气弹簧生产企业的产品相对比较单一，适用范围较窄，产品质量与进口产品相比较差，因此，国内大多数商用车生产企业采用进口的空气弹簧配套。现在我国许多空气弹簧生产企业正在吸收改进空气弹簧相关技术，开发生产具有自主知识产权并适用于我国道路运输特点的商用车空气弹簧产品，目前部分空气弹簧产品已经接近或达到了国际同类产品的质量标准。

空气弹簧具有优良的弹性性能，运用于汽车悬架系统可以显著提高车辆的舒适性能，因此现阶段国内外对空气弹簧的研究都非常重视。随着计算机技术的迅猛发展和有限元计算理论的不断成熟，国内外针对空气弹簧的研究开发已转向用计算机虚拟设计与试验相结合的渠道上来。事实证明，虚拟制造设计方法可以快速清晰地在计算机上构造出预定方案，在很短的时间内反复模拟各种极限工况而不承担相应风险，为设计部门和生产单位提供详细可行的技术方案。通过实验对空气弹簧进行刚度测试，并运用虚拟软件对空气弹簧刚度特性进行了有限元分析，通过将有限元分析结论和实验结果进行对比分析，实现了对空气弹簧的刚度特性的研究。

1 空气弹簧刚度实验

2 空气弹簧有限元分析

2.1 有限元建模

2.1.1 有限元单元类型

2.1.2 定义单元特性参数

2.2 有限元模型分析

2.2.1 恒压静态分析

通过以上有限元模型分析结果并利用ABAQUS软件得到0.7 MPa恒压工况静态分析结果如下。

2.2.2 绝热静态分析

0.7 MPa绝热工况静态分析结果如下。

3 实验数据与有限元分析对比

由于试验条件限制，PLD-100微机控制电液伺服疲劳试验机只能对空气弹簧在工作行程±50 mm内输出载荷―位移曲线和压强―位移曲线，通过验证仿真结果的可行性，其他工作行程所需数据可以通过仿真数据进行模拟来实现。

4 小结

本章节主要为得到某型重卡上后悬架用膜式空气弹簧（型号为1T19F-7）的刚度特性，利用PLD-100微机控制电液伺服疲劳试验机，按照GB/T13061-91对其进行静刚度特性试验。在试验的基础上对空气弹簧进行了有限分析，通过有限元模型的建立和调整，利用ABAQUS软件得到0.7 MPa恒压工况静态仿真分析结果和0.7 MPa绝热工况静态仿真分析结果，最后通过静刚度特性试验结果与仿真结果进行比较并对两曲线存在的误差进行了分析，确定空气弹簧在工作行程±50 mm内载荷―位移曲线和压强―位移曲线吻合的较好，表明仿真分析的正确性，有效的解决PLD-100微机控制电液伺服疲劳试验机只能对空气弹簧在工作行程±50mm内输出载荷―位移曲线和压强―位移曲线所造成的试验限制，工作行程±50 mm以外的数据可以通过仿真获得，为后续的空气弹簧悬架子系统的动力学模型的建立提供了较为完整的数据资料。

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