中后桥单侧联通油气悬架系统仿真分析方法与流程

本发明涉及油气悬架设计方法领域。更具体地说，本发明涉及一种中后桥单侧联通油气悬架系统仿真分析方法。

背景技术：

1、国内搭载全油气悬架系统的矿用自卸车已经普遍应用于矿山领域，油气悬架具有刚度、阻尼可变特性，使得整车在空载状态悬架刚度小、偏频低、舒适性好，满载状态其刚度大满足大吨位承载能力同时也兼顾满载偏频和舒适性，减轻了司乘人员驾驶疲劳；同时也保证了车辆在行驶过程中运行平稳，减小了路面激励带来的颠簸，提升了整车可靠性及寿命。矿用自卸车所采用的中后桥单侧联通式的油气悬架系统，具有外置高低压蓄能器的结构，悬架的刚度属性由中桥油缸和后桥油缸总共进入蓄能器的油液体积决定，因此中桥油缸和后桥油缸的任一行程变化都会影响油液进入蓄能器的多少，从而改变悬架系统的刚度。设计工程师在做悬架系统开发时往往利用油气悬架刚度计算公式初步确定中后桥平行轮跳的悬架刚度曲线，用以获取悬架静挠度参数(空满载的行程)。然而矿用自卸车的作业环境极其恶劣，路面凹凸不平现象非常常见，中后桥悬架的行程变化无特定规律，悬架实时刚度难以确定，悬架对于整车的影响难以通过理论计算来评价，实车表现为油缸行程不足导致油缸顶缸或触底，油缸规格小导致刚度低行驶稳定性差。如何建立中后桥单侧联通式油气悬架系统计算模型，获得准确的悬架刚度特性，从而合理匹配悬架系统方案，减小油缸顶缸或触底破坏的故障，进一步分析悬架性能对于整车行驶稳定性的影响，是矿用自卸车设计需要解决的重要问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

2、本发明还有一个目的是提供一种中后桥单侧联通油气悬架系统仿真分析方法，其能够准确得出中后联通式悬架系统不同工况下的油缸力变化分布曲线，为悬架系统设计油缸行程、悬架运动分析和受力分析提供了模型基础，可增加悬架系统设计成功率，进而减少悬架系统运行故障，提高整车行驶稳定性。

3、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种中后桥单侧联通油气悬架系统仿真分析方法，包括如下步骤：

4、s1、分别获取中后桥单侧联通油气悬架系统中的中桥油缸、后桥油缸在多种工况下相应的行程，针对每一工况，以其中一油缸的行程为横坐标、另一油缸的行程为纵坐标，分别获得每一工况下的行程变化曲线；

5、s2、根据中后桥单侧联通油气悬架系统的结构，搭建中后桥单侧联通油气悬架的等效仿真模型，将s1中获得的行程变化曲线输入搭建的等效仿真模型中，获得所述中桥油缸和/或后桥油缸的油缸力变化分布曲线。

6、优选的是，所述中后桥单侧联通油气悬架系统包括中桥油缸、后桥油缸、蓄能器、一对连接管路，所述中桥油缸以及所述后桥油缸的活塞杆上均设有单向阀和阻尼孔，所述蓄能器包括腔体，所述腔体内间隔设有一对滑动密封塞，以将所述腔体依次分为低压气室、液压腔、高压气室，所述液压腔通过一对连接管路分别与中桥油缸、后桥油缸的无杆腔连通。

7、优选的是，s2步骤中搭建的等效仿真模型包括中桥油缸等效元件组、后桥油缸等效元件组、蓄能器等效元件组、一对连接管路元件、中桥油缸位移激励元件、后桥油缸位移激励元件；

8、所述中桥油缸等效元件组包括有杆腔元件、无杆腔元件、阻尼孔元件、单向阀元件、单向阀行程限位元件、无杆腔油液可变体积元件、有杆腔油液可变体积元件、油缸行程限位元件；所述无杆腔元件分别与所述无杆腔油液可变体积元件、所述油缸行程限位元件、所述有杆腔元件连接，所述有杆腔元件分别与所述有杆腔油液可变体积元件、中桥油缸位移激励元件连接，所述阻尼孔元件和所述单向阀元件均连接于所述有杆腔油液可变体积元件和所述无杆腔油液可变体积元件之间，所述单向阀元件与所述单向阀行程限位元件连接；

9、所述后桥油缸等效元件组的结构与所述中桥油缸等效元件组相同；

10、所述蓄能器等效元件组包括低压气室元件、低压气室行程限位元件、低压无杆液压腔元件、低压气体可变体积元件、高压气室元件、高压气室行程限位元件、高压无杆液压腔元件、高压气体可变体积元件、蓄能器油液可变体积元件；所述低压气室元件分别与所述低压气体可变体积元件、所述低压气室行程限位元件连接，所述低压气室行程限位元件与所述低压无杆液压腔元件连接，所述高压气室元件分别与所述高压气体可变体积元件、所述高压气室行程限位元件连接，所述高压气室行程限位元件与所述高压无杆液压腔元件连接，所述低压无杆液压腔元件、所述高压无杆液压腔元件均与所述蓄能器油液可变体积元件连接；

11、其中，一对连接管路元件分别与所述中桥油缸等效元件组以及所述后桥油缸等效元件组中的无杆腔元件对应，所述连接管路元件的一端与对应的无杆腔元件连接、另一端与所述蓄能器油液可变体积元件连接；所述中桥油缸位移激励元件与所述中桥油缸等效元件组中的有杆腔元件连接，所述后桥油缸位移激励元件与所述后桥油缸等效元件组中的有杆腔元件连接。

12、优选的是，等效仿真模型还包括中桥油缸力传感器元件、后桥油缸力传感器元件，所述中桥油缸等效元件组还包括中桥油缸无杆腔压力传感器元件，所述后桥油缸等效元件组还包括后桥油缸无杆腔压力传感器元件，所述蓄能器等效元件组还包括高压压力传感器元件以及低压压力传感器元件；

13、其中，所述中桥油缸无杆腔压力传感器元件与所述中桥油缸等效元件组的无杆腔油液可变体积元件连接，所述后桥油缸无杆腔压力传感器元件与所述后桥油缸等效元件组的无杆腔油液可变体积元件连接，所述高压压力传感器元件与所述高压气体可变体积元件连接，所述低压压力传感器元件与所述低压气体可变体积元件连接，所述中桥油缸力传感器元件与所述中桥油缸等效元件组中的有杆腔元件连接，所述后桥油缸力传感器元件与所述后桥油缸等效元件组中的有杆腔元件连接。

14、优选的是，所述多种工况包括平行轮跳、不对称平行轮跳、单轮跳、不对称反向轮跳、反向轮跳五种工况。

15、优选的是，获取所述中后桥单侧联通油气悬架系统中的中桥油缸、后桥油缸在平行轮跳、不对称平行轮跳、单轮跳、不对称反向轮跳、反向轮跳这五种工况下相应的行程的方式具体如下：

16、a1、将所述中桥油缸/后桥油缸在空载状态下的压缩行程记为s空上、空载状态下拉伸行程记为s空下、在满载状态下的压缩行程记为s满上、满载状态下拉伸行程记为s满下，所述中桥油缸/后桥油缸从空载状态到满载状态的静挠度记为l，则s空上＝s满上+l，s空下＝s满下-l；

17、a2、满载状态下，五种不同工况下，中桥油缸和后桥油缸的行程计算方式如下：

18、平行轮跳工况下：中桥油缸和后桥油缸的s满上取值均为min(a，c/2)、s满下取值均为-[min(b，d/2)]；

19、不对称平行轮跳工况下：中桥油缸和后桥油缸中，其中一油缸的s满上取值为min(a，c/2)、s满下取值为-[min(b，d/2)]，另一油缸的s满上取值为0.5*min(a，c/2)、s满下取值为-[0.5*min(b，d/2)]；

20、单轮跳工况下：中桥油缸和后桥油缸中，其中一油缸的s满上取值为min(a，c)、s满下取值为-[min(b，d)]，另一油缸的s满上取值为0、s满下取值为0；

21、不对称反向轮跳工况下：中桥油缸和后桥油缸中，其中一油缸的s满上取值为min(a，b)、s满下取值为-[min(a，b)]，另一油缸的s满上取值为-[0.5*min(a，b)]、s满下取值为0.5*min(a，b)；

22、反向轮跳工况下：中桥油缸和后桥油缸中，其中一油缸的s满上取值为min(a，b)、s满下取值为-[min(a，b)]，另一油缸的s满上取值为-[min(a，b)]、s满下取值为min(a，b)；

23、其中，a为满载状态油缸无杆腔长度，b为满载状态油缸有杆腔长度，c为满载状态高压气室与低压气室的气体总体积/油缸无杆腔与有杆腔的面积差，d为满载状态高压气室与低压气室的油腔总体积/油缸无杆腔与有杆腔面积差。

24、优选的是，所述有杆腔元件以及所述无杆腔元件的参数设置均包括活塞直径、活塞杆直径、腔体长度，所述有杆腔液体可变体积元件以及所述无杆腔液体可变体积元件的参数设置均包括初始压力、死区体积，所述阻尼孔元件的参数设置包括阻尼孔直径，所述单向阀元件的参数设置包括底座直径、钢球直径，所述单向阀行程限位元件的参数设置包括钢球的最高位移限值和最低位移限值，所述油缸行程限位元件的参数设置包括油缸上位移限值和下位移限值。

25、优选的是，所述低压气室元件以及所述高压气室元件的参数设置均包括活塞直径、活塞杆直径、气腔长度；所述低压气体可变体积元件、所述高压气体可变体积元件、所述蓄能器油液可变体积元件的参数设置均包括初始压力、死区体积；所述低压气室行程限位元件以及所述高压气室行程限位元件的参数设置包括气体压缩位移限值和气体拉伸位移限值；所述低压无杆液压腔元件的参数设置包括活塞直径、活塞杆直径、低压液压腔长度；所述高压无杆液压腔元件的参数设置包括活塞直径、活塞杆直径、高压液压腔长度。

26、优选的是，所述连接管路元件参数设置包括管路内腔直径、管路长度、管路压力、管路壁厚。

27、本发明至少包括以下有益效果：

28、本发明提供了一种中后桥单侧联通式油气悬架系统仿真分析方法，将矿用自卸车在凹凸不平的矿区路面上行驶的所有复杂工况拆分成典型工况，得到各典型工况下悬架行程范围，进一步通过仿真模型能够准确得出中后联通式悬架系统不同工况下的油缸的油缸力变化分布曲线，为悬架系统设计油缸行程、悬架运动分析和受力分析提供了模型基础，应用本发明提供的方法，可增加悬架系统设计成功率，减少悬架系统运行故障，提高整车行驶稳定性。

29、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。