[发明专利]一种获取空气弹簧刚度的方法及装置

权利要求书

1.一种获取空气弹簧刚度的方法，其特征在于，包括：

将空气弹簧在预设高度和预设内压下进行等温变压特性实验，获取所述空气弹簧的摩擦力和位移滞后关系的静态迟滞回线，通过作图法得到最大摩擦力和最大刚度；

获取所述空气弹簧的压缩空气刚度，结合所述静态迟滞回线得到所述空气弹簧的线弹性刚度；

辨识得到的线弹性刚度，根据所述最大摩擦力与所述最大刚度减去所述压缩空气刚度及线弹性刚度的差值的比值，得到最大摩擦力一半时对应的摩擦位移值；

将辨识得到的所述线弹性刚度、通过摩擦模型参数计算得到的所述空气弹簧的辨识静刚度值与辨识迟滞回线，与实验所得到的实验静刚度值和实验迟滞回线进行比较；

当所述辨识静刚度值与实验静刚度值的静刚度相对误差小于或等于10％，且所述辨识迟滞回线与实验迟滞回线的静态迟滞回线相关系数大于或等于0.85时，采用正弦信号进行空气弹簧扫频实验获取所述空气弹簧的动刚度；所述动刚度值减去动态时压缩空气刚度值得到橡胶气囊刚度，再由橡胶气囊刚度减去所述摩擦模型的影响，得到黏弹性模型刚度贡献值；从所述黏弹性模型刚度贡献值中减掉线弹性刚度值得到标准分数导数模型的刚度值；通过最小二乘法进行拟合计算得到分数导数参数；

将辨识得到的辨识动刚度值及辨识动刚度曲线，与实验得到的实验刚度值及实验动刚度曲线进行比较；当所述辨识动刚度值与所述实验刚度值的动刚度相对误差小于或等于10％，且所述辨识动刚度曲线与实验动刚度曲线相关系数大于或等于0.85时，获取所述空气弹簧的辨识参数作为刚度参数。

2.根据权利要求1所述的获取空气弹簧刚度的方法，其特征在于，所述将辨识得到的所述线弹性刚度、通过摩擦模型参数计算得到的所述空气弹簧的辨识静刚度值与辨识迟滞回线，为：

经过所述静态迟滞回线的压缩段曲线和拉伸段曲线的交点，且沿压缩段曲线的切线斜率减去所述压缩空气刚度得到线弹性刚度；

采用描述橡胶气囊非线性特性的振幅相关性的库仑摩擦模型作为摩擦模型，摩擦力F_f与位移x的关系为：

其中，

参量λ＝F_fs/F_fmax，λ∈[-1,1]；x表示施加在空气弹簧上的位移；F_fmax表示摩擦模型中的最大摩擦力，x₂为达到F_fmax/2时的摩擦位移值，x_s为初始位移，F_fs为初始摩擦力，计算得到库仑摩擦模型刚度K_f和滞后角Φ_f的公式如下：

其中，

χ＝F_f0/F_fmax，F_fmax表示摩擦模型中的最大摩擦力，F_f0为稳态时摩擦力幅值，x₀为输入激励的振幅，x₂为达到F_fmax/2时的摩擦位移值。

3.根据权利要求1所述的获取空气弹簧刚度的方法，其特征在于，所述获取所述空气弹簧的压缩空气刚度，为：

分别获取预设高度h₀下所述空气弹簧内的空气参数：气体初始绝对压力P_z0、初始容积V_z0和初始有效面积A_z0，高度为h₀时有效容积变化率α，高度为h₀时有效面积变化率β；

利用所述空气参数，得到所述空气弹簧的压缩空气刚度K_a的公式如下：

其中，

k为多变指数；P_atm为大气压强。