[发明专利]一种空气弹簧式半主动悬置空气室设计方法

权利要求书

1.一种空气弹簧式半主动悬置空气室设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立半主动悬置空气室的集总参数模型；

步骤2：采用有限元对集总参数进行辨识；

步骤3：将辨识得到的集总参数带入模型，得出仿真结果；

步骤4：进行实际半主动悬置动特性制造加工试验，将得出的试验结果与仿真结果相比较以验证模型准确性，得出验证准确性后的集总参数模型；

步骤5：利用验证准确性后的集总参数模型对空气弹簧式半主动悬置的具体结构及涉及的参数进行设计；

所述的步骤1中的集总参数模型包括解耦膜与空气室气体耦合关系子模型、电磁阀开启状态下空气室流道的非线性子模型和电磁阀关闭状态下空气室气体状态子模型；

所述解耦膜与空气室气体耦合关系子模型，用于准确描述解耦膜和空气室力学及运动耦合关系，该子模型包括6个集总参数：解耦膜等效质量、解耦膜线性刚度、解耦膜非线性刚度修正系数、解耦膜投影面积、解耦膜等效活塞面积和空气室压力，其对应的描述公式为：

式中，m_A表示解耦膜等效质量，p₃表示空气室压力，p_i表示空气室流道入口空气压力，A_A表示解耦膜投影面积，x_A表示解耦膜位移，表示x_A的二阶导数，c_A表示解耦膜的刚度，c_A,L表示解耦膜的线性刚度，A_T表示解耦膜等效活塞面积，ξ表示解耦膜非线性刚度修正系数。

2.根据权利要求1所述的一种空气弹簧式半主动悬置空气室设计方法，其特征在于，所述电磁阀开启状态下空气室流道的非线性子模型，用于表达空气室流道的非线性特性，该子模型包括4个集总参数：空气室流道等效截面积、空气室流道气体质量、空气室流道层流阻尼和空气室流道紊流阻尼，其描述公式为：

式中，m_K,A表示空气室流道气体质量，x_K,A表示空气室流道气体位移，表示x_K,A的一阶导数，表示x_K,A的二阶导数，d_K,A,L和d_K,A,T分别为空气室流道的层流和紊流阻尼，A_K,A表示空气室流道等效截面积。

3.根据权利要求1所述的一种空气弹簧式半主动悬置空气室设计方法，其特征在于，所述电磁阀关闭状态下空气室气体状态子模型，用于表达压缩气体的状态，该子模型包括2个集总参数：空气室初始体积和大气压力，其描述公式为：

式中，p₀表示大气压力，V₀表示空气室初始体积，i表示气体多变指数，取值为1.4。

4.根据权利要求1所述的一种空气弹簧式半主动悬置空气室设计方法，其特征在于，所述步骤2包括以下分步骤：

步骤21：建立空气室流道气体的有限元模型并设置其空气的材料参数；

步骤22：在有限元求解软件中设置空气室流道壁面的约束条件并在解耦膜侧入口施加不同频率和幅值的正弦压力载荷并进行求解计算；

步骤23：读取求解结果中空气室流道入口空气压力以及出口空气流量并对其进行快速傅里叶变换；

步骤24：利用转换公式转换得到需辨识的集总参数辨识结果。

5.根据权利要求4所述的一种空气弹簧式半主动悬置空气室设计方法，其特征在于，所述步骤23中入口空气压力与出口空气流量之间的传递函数为：

式中，jω表示激励圆频率，I_K,A表示空气室流道气体惯量，R_K,A,L和R_K,A,T分别为空气室流道气体层流和紊流阻尼系数，Q_K表示出口空气流量。

6.根据权利要求4所述的一种空气弹簧式半主动悬置空气室设计方法，其特征在于，所述步骤24中的转换公式为：