[发明专利]一种考虑高度阀充、放气的空气悬架动态特性仿真方法

说明书

本发明公开了一种考虑高度阀充、放气的空气悬架动态特性仿真方法，包括：获取空气悬架系统的特性参数；建立充放气作用下的空气弹簧模型和高度阀模型，由高度阀模型得到的气体质量流率结果作为空气弹簧模型输入；建立空气悬架各部件的刚体模型，并将稳定杆三维模型导入到有限元前处理软件中；用单向力模型表示各个空气弹簧，并测量空气弹簧的高度；装配整车仿真模型；测量悬架高度：导出将整车仿真模型，设置空气弹簧模型的输入变量和高度阀模型的输入变量；进行仿真参数设置，开始进行仿真，得到空气悬架动态特性仿真计算结果。本发明该结合多体动力学方法，利用空气悬架的三维数模和特性参数，建立仿真模型仿真分析得到空气悬架系统的动态特性。

技术领域

本发明涉及一种考虑高度阀充、放气的空气悬架动态特性仿真方法，属于空气悬架优化设计领域。

背景技术

空气悬架凭借优良的性能在汽车、铁路行业广泛使用，由于其具有较低的刚度，可使整车获得理想的固有频率，可以获得良好的平顺性并减小对路面的损伤。同时，空气悬架具有可充、放气的特性，可实现悬架高度的调节。

高度阀是空气弹簧悬架系统中的重要组成部件，安装于车架和车轴之间，主要作用是根据载荷和车身高度的变化控制空气弹簧充放气，从而保持车身高度不变。当车辆直线行驶时，空气悬架的高度变化很小，由于存在死区，高度阀不对空气悬架中各空气弹簧充、放气，此时空气弹簧处于截断气源状态，以减少压缩空气的消耗，当车辆转弯时，车身侧倾导致左右高度阀充放气，内测空气弹簧的刚度增加，外侧的空气弹簧的刚度减小，空气弹簧产生更大的抗侧倾力矩，从而在一定程度上会抑制车辆侧倾。

公知的一些悬架动态特性的分析方法，为考虑悬架的具体结构，常使用多体动力学分析软件建立空气悬架模型及整车模型，但是在空气弹簧建模的过程中，常通过静刚度试验得到空气弹簧在截断气源下的刚度数据，并将此作为弹簧模型参数，进行各个行驶工况的仿真分析，以校核空气悬架的性能并进行相应优化设计。此方法没有考虑高度阀的充放气作用对空气弹簧刚度的影响，会造成实际结果的不准确。

公知的一些悬架动态特性的分析方法虽考虑了高度阀对空气弹簧的充、放气作用，但忽略了悬架结构对动态特性的影响，Yang Chen在《Modeling,Control,and DesignStudy of Balanced Pneumatic Suspension for Improved Roll Stability in HeavyTrucks》提出了一种基于九自由度整车模型的动态仿真方法，该方法考虑了高度阀充、放气作用对整车模型中空气弹簧的影响，但这种模型对实际整车进行了过多的简化，例如没有考虑悬架的具体结构，只是将其考虑为弹簧-阻尼系统，而悬架的具体结构会影响悬架的侧倾中心、侧倾角刚度等反映悬架性能的指标，从而影响整车的动态特性，利用简化后的九自由度整车模型分析的结果不够精确。

上述空气悬架设计过程中，没有同时考虑空气悬架具体结构及高度阀的充放气作用对空气弹簧刚度的影响，会造成实际结果的不准确。因此建立一种既考虑悬架具体结构又考虑高度阀的充、放气特性的空气悬架模型进行计算分析空气悬架的性能具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种考虑高度阀充、放气的空气悬架动态特性仿真方法，该方法结合了多体动力学方法，利用空气悬架的三维数模和特性参数，建立仿真模型仿真分析得到空气悬架系统的动态特性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种考虑高度阀充、放气的空气悬架动态特性仿真方法，包含以下步骤：

获取空气悬架系统的特性参数；

在仿真软件中建立充、放气作用下的空气弹簧模型和高度阀模型，由高度阀模型计算的气体质量流率结果作为空气弹簧模型的输入；

提取空气悬架关键硬点数据和各部件的质量、惯性矩参数，建立空气悬架各部件的刚体模型，并将稳定杆三维模型导入到有限元前处理软件中，进行网格划分，定义材料属性，导出稳定杆的模态中性文件，并用该文件替换原来的刚体稳定杆模型；