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空气弹簧系统具有变刚度、低振动频率、抗路面冲击的特性,能有效改善车辆的操纵稳定性、行驶平顺性以及乘坐舒适性,还可降低车辆对路面的破坏。附加气室容积不仅能够改变空气弹簧刚度,还可以进一步提高悬架系统的减振性能。随着空气悬架在车辆中的应用,附加气室容积的调节可以适当主动控制空气弹簧刚度,所以对附加气室容积可调的空气弹簧系统特性进行深入的研究。分析工作高度、初始气压、激励等因素对空气弹簧系统特性的影响,完成的主要工作及结论如下:
(1)结合空气动力学和热力学理论,建立了空气弹簧系统非线性数学模型,并建立了系统的仿真模型。搭建附加气室容积可调空气弹簧系统的刚度特性实验台架,得到了空气弹簧系统“刚度—附加气室容积”和“刚度—频率”的特性实验曲线。对实验数据和仿真结果进行对比,验证模型的正确性,并分析了系统动刚度特性影响因素。
(2)在一定工况下,附加气室容积增大,空气弹簧系统动刚度值逐渐减小,当附加气室容积达到一定值后,系统动刚度基本趋于稳定。而此容积值是当前情况下附加气室最大有效利用容积。空气弹簧动刚度随初始气压和振幅的增加而增大,但随空气弹簧初始工作高度增加而减小。
(3)推导了附加气室有效利用容积的表达式,分析了激振频率、振幅、孔径和初始气压对附加气室有效利用容积的影响。在一定工况下,孔径越小,附加气室有效利用容积越小;而振幅越小,有效利用容积越大;空气弹簧初始气压对有效利用率几乎没有影响。在高频率段内,附加气室有效利用容积的变化比较平缓,而且振幅和孔径对有效利用容积的影响也减小;在低频率段内,附加气室有效利用容积变化率和变化幅值都很大,有利于充分利用附加气室容积来调节空气弹簧系统的刚度。根据各影响因素的研究分析结果,能够为附加气室容积的选取提供一定的理论依据。