减振器动力学模型
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汽车底盘系统的动力学仿真分析随着汽车工业的发展,汽车底盘系统的动力学设计变得日益重要。
在实际车辆使用中,底盘系统的动力学性能直接关系到车辆行驶的舒适性以及安全性。
因此,对汽车底盘系统的动力学仿真分析变得至关重要。
本文将从汽车底盘系统的动力学模型入手,探讨汽车底盘系统的动力学仿真分析方法。
一、汽车底盘系统的动力学模型汽车底盘系统包括弹性元件、阻尼器、非线性元件以及刚性部件等多种组成部分。
在底盘系统中,车轮、车轮悬挂系统以及车身的运动均需要综合考虑。
为了对底盘系统进行动力学仿真分析,需要对底盘系统建立动力学模型。
根据底盘系统的力学特性,可以将底盘系统建立为运动学模型、动力学模型或者系统模型。
在本文中,我们将建立汽车底盘系统的动力学模型。
该模型主要包括刚性部件、悬挂系统、轮胎以及弹性元件。
其中,刚性部件主要包括车身、车轮、驱动轴等,其作用是通过传递力和运动以维持底盘系统的稳定。
悬挂系统主要包括车轮悬挂和车体悬挂两部分,其作用是消除路面不平的冲击和震动,保证车辆行驶的舒适性和稳定性。
轮胎是车辆和地面之间唯一的接触点,其负责为车辆提供支撑力和摩擦力。
弹性元件主要通过变形吸收能量,并且在底盘系统的运动过程中存储和释放能量。
在建立汽车底盘系统的动力学模型时,需要制定一系列假设和条件。
首先,假设底盘系统的分析范畴为平面运动问题,忽略其在垂直于地面方向的运动。
其次,假设车辆的运动是弹性变形和刚性变形的叠加。
最后,假设底盘系统的运动是连续的,每一个时刻其状态是唯一确定的。
二、汽车底盘系统的动力学仿真分析方法建立好汽车底盘系统的动力学模型后,就可以进行动力学仿真分析了。
在本文中,我们将介绍几种常用的汽车底盘系统动力学仿真分析方法,包括有限元法、多体系统动力学方法、驱动力控制方法以及拓扑优化方法。
1、有限元法有限元法是一种基于离散化原理的数值计算方法,主要用于解决复杂结构的静力学和动力学问题。
其基本思想是将复杂结构离散为一系列小单元,并对每个单元制定有限元失配的符号,从而获得一组逐个时刻的动力学方程。
江苏科技大学本科毕业设计(论文)二零一四年六月江苏科技大学本科毕业论文摩托车用液压阻尼减震器设计及建模Motorcycle shock absorber with hydraulic damping designand modeling摘要作为车辆悬架结构当中的重要阻尼部件之一,减震器为人们在驾乘摩托车的过程当中,吸收道路不平度产生的震动能量,对保障安全、舒适性起了重大作用。
它是有别于采用充气式轮胎来减缓行车颠簸的另一种装置。
能否合理设计其结构参数,使之能够得到预想的性能将会直接影响到车辆行驶的平稳性以及驾乘人员的舒适性与安全性。
随着汽车产业的兴起与高速公路的迅猛发展,人们对行车的安稳性也提出了更高的要求,各国对减震器质量与种类的研制开发工作投入了更大的力量和资金。
发展到今天,减震器结构复杂,形式多样。
根据其工作介质可以分成如下几类:弹簧式减震器、气簧式减震器、气液组合式减震器、充气式减震器以及液压阻尼式减震器等。
由于液压阻尼式减震器结构简单,加工制造成本低廉,被广泛运用于汽车摩托车以及其他机械产品的生产制造当中。
本文还要运用软件对设计的减震器进行三维建模,模拟其装配过程。
现如今,被广泛运用的三维软件有很多,比如3DMAX,RHINO,MAYA,CATIA,UG,CAD等。
其中,3DMAX可用于平面设计及动画;而MAYA则比较高级,常用来制作电影特效和动画制作;UG则被广泛应用于汽车制造行业。
此次项目将采用Pro/E对减震器进行三维建模并仿真装配。
关键词:摩托车;减震器;液压阻尼;设计参数;三维建模AbstractVibration energy as one among the important vehicle suspension structure damping components , shock absorbers for people to ride a motorcycle in the process, absorb road roughness generated , and to ensure the safety , comfort plays a major role. It is different from the use of inflatable tires to slow down the bumpy road of another device . Can rational design of its structural parameters , so that it can achieve the anticipated performance will directly affect the comfort and security as well as stability of the vehicle 's occupants .With the rapid development of the automotive industry and the rise of the highway , driving people to the calm is also put forward higher requirements, the quality and type of shock absorber States research and development work into a greater power and money. Development today , shock absorbers complex forms. According to its working medium can be divided into the following categories: spring shock absorbers, gas springs shock absorbers, gas-liquid modular shock absorbers, gas-filled shock absorbers and hydraulic damping shock absorbers and so on. Because of the simple structure of the hydraulic shock absorber damping , low manufacturing costs , is widely used in car and motorcycle manufacturing , and other mechanical products which .In this paper, but also to use software designed shock absorbers for three-dimensional modeling to simulate the assembly process . Now, are widely used three-dimensional software there are many, such as 3DMAX, RHINO, MAYA, CATIA, UG, CAD and so on. Which , 3DMAX can be used for graphic design and animation ; while MAYA is more advanced , used to make a movie special effects and animation ; UG were widely used in the automobile manufacturing industry . The project will use Pro / E for three-dimensional modeling and simulation of the shock absorber assembly.Keywords: motorcycle; shock absorber; hydraulic damping; design parameters; dimensional modeling目录第一章绪论 (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3减震器设计的未来发展趋势展望 (2)1.4研究的主要内容及方法 (3)第二章减震器数学模型的建立 (5)2.1摩托车减震器的工作原理 (5)2.2减震器的振动模型 (6)2.3减震器示功图分析 (8)2.4实测示功图分析 (8)第三章液压减震器的结构设计 (11)3.1减震器的主要零件结构参数 (11)3.1.1工作缸径D (11)3.1.2 (11)3.1.3减震器基长L (12)3.1.4工作行程S (12)3.2摩托车减震器主要零件的结构设计 (13)3.2.1弹簧的结构尺寸设计计算 (13)3.2.2减震弹簧按实际工作状态绘图的优点 (17)3.2.3减震器减震杆 (17)3.2.4活塞环 (18)3.2.5 贮油筒设计 (22)3.2.6导向套设计 (23)3.2.7 油封 (23)第四章减震器的三维建模与装配仿真 (26)4.1减震器各零件的三维图绘制 (26)4.2摩托车减震器的装配模拟 (32)总结 (36)致谢 (37)参考文献 (38)第一章绪论1.1 选题的目的和意义作为车辆悬架结构当中的重要阻尼部件之一,减震器为人们在驾乘摩托车的过程当中,吸收道路不平度产生的震动能量,对保障安全、舒适性起了重大作用。
目录第一章绪论 (1)1.1前言 (1)1.2减震器数学模型的研究现状 (2)1.3本文研究的主要内容 (3)1.3.1本文研究内容 (3)1.3.2本文研究意义 (3)第二章摩托车减震器示功特性分析 (4)2.1液压减震器的机构及工作原理 (4)2.2系统组成 (4)2.3建立模型 (5)2.3.1摩托车减震器的动力学模型 (5)2.3.2摩托车减震器示功图测试模型 (5)2.4摩托车减震器示功图 (6)2.4.1简化测试模型的示功图 (6)2.4.2实测示功图分析 (7)第三章摩托车减震器阻尼特性分析 (9)3.1关于建模的一些假设 (9)3.2后筒式液压减震器阻尼特性数学模型的建立 (9)3.2.1后筒式液压减震器的工作过程 (9)3.2.2数学模型的建立 (10)3.3几何模型的建立 (11)3.4 ABAQUS有限元进行模态分析 (12)3.4.1建立实体模型 (13)3.4.2定义材料属性 (14)3.4.3定义接触属性 (15)3.4.4定义连接截面的属性 (16)3.4.5选择输出变量 (18)3.4.6网格划分 (20)3.4.7计算结果分析 (22)第四章总结与展望 (37)致谢 (38)参考文献 (39)摩托车减震器动力学分析附录A 外文翻译-原文部分 (40)附录B 外文翻译-译文部分 (44)第一章绪论1.1前言摩托车作为一种代步工具,目前全世界已有70多个国家和地区生产摩托车,90%以上的产量分布在亚洲和欧洲10多个国家和地区,主要有中国、中国台湾省、印度、日本、印尼、泰国、意大利、法国、西班牙、马来西亚、韩国等。
年产量达百万辆以上的国家和地区有中国、中国台湾省、印度、日本、印尼、泰国、意大利等。
90年代以来,部分发展中国家经济蓬勃发展,促进了摩托车生产和需求的持续增长,全世界摩托车的年产量由1990年的1145万辆增加到1997年的2335万辆,平均年增长率10.71%。
三维隔震结构摇摆动力模型及振动台试验验证作者:刘文光李金乐许浩何文福来源:《振动工程学报》2022年第05期摘要:建立了三维隔震结构的平动⁃摇摆耦联动力分析模型,给出了结构动力方程,得到了三维隔震层的摇摆响应理论表达式,并进行了结构水平、竖向、摇摆频率比以及隔震层阻尼比等参数的影响分析,发现摇摆响应随水平、竖向、摇摆频率比的增大存在峰值区间,但总体上均呈减小趋势,且摇摆运动的激励频率由输入地震主频和水平运动频率共同控制。
完成了三维隔震模型的振动台试验,对比验证了摇摆响应随竖向频率比的变化规律。
最后进行了不同高宽比算例结构的地震响应分析,发现三维隔震结构的摇摆频率易接近摇摆激励主频造成共振,其摇摆响应随高宽比变化存在峰值区间,总体呈增大趋势。
关键词:三维隔震;摇摆响应;频率比;阻尼比;高宽比中图分类号: TU352.1;TU311.3 文献标志码: A 文章编号:1004-4523(2022)05-1200-11DOI:10.16385/j .cnki .issn .1004-4523.2022.05.018引言基础隔震技术具有优异的减震效果,可显著提升结构抗震能力,自1994年洛杉矶Northridge 地震以来已在世界范围内得到了广泛应用[1]。
传统的抗震设计中重视水平地震作用,认为竖向地震作用不会对结构造成严重影响[2]。
然而地震是一项复杂的三维运动,多次强震记录也显示,地震动竖向加速度峰值超过水平加速度峰值,竖向地震作用对结构的影响不容忽视[3⁃4],因此对结构进行三维隔震设计是非常必要的。
国内外学者进行了大量三维隔震系统研发和结构分析理论研究。
Lee 等[5]设计了一种由弹簧和楔形摩擦块组成的竖向隔震装置,通过楔形摩擦块将竖向荷载转化为水平荷载,从而起到竖向减震的效果。
Chen 等[6]提出了一种利用组合液压油缸的变刚度隔震装置,并在一大跨结构中验证了其减震效果。
Walaa等[7]提出了以磁流变阻尼器为竖向元件的半主动三维隔震装置。
1 绪论随着社会的发展和文明的进步,汽车作为一种交通工具,已成为人们出行的主要选择,汽车乘坐的安全性、舒适性已成为世人关注的焦点。
汽车作为高速客运载体,其运行品质的好坏直接影响到人的生命安全,因此,与乘坐安全性、舒适性密切相关的轿车动力学性能的研究就显得非常重要。
悬架系统汽车的一个重要组成部分,它连接车身与车轮,主要由弹簧、减震器和导向机构三部分组成。
它能缓冲和吸收来自车轮的振动,传递车轮与地面的驱动力与制动力,还能在汽车转向时承受来自车身的侧倾力,在汽车启动和制动时抑制车身的俯仰和点头。
悬架系统是提高车辆平顺性和操作稳定性、减少动载荷引起零部件损坏的关键。
一个好的悬架系统不仅要能改善汽车的舒适性,同时也要保证汽车行驶的安全性,而提高汽车的舒适性必须限制汽车车身的加速度,这就需要悬架有足够的变形吸收来自路面的作用力。
然而为了保证汽车的安全性,悬架的变形必须限定在一个很小的范围内,为了改善悬架性能必须协调舒适性和操作稳定性之间的矛盾,而这个矛盾只有采用这折衷的控制策略才能合理的解决。
因此,研究汽车振动、设计新型汽车悬架系统、将振动控制在最低水平是提高现代汽车性能的重要措施[1][2]。
1.1 车辆悬架系统的分类及发展按工作原理不同,悬架可分为被动悬架(Passive Suspension)、半主动悬架(Semi-Active Suspension)和主动悬架(Active Suspension)三种,如图1.1所示[3]。
(a)被动悬架 (b)全主动悬架 (c)半主动悬架图 1.1 悬架的分类图1.1中Mu为非簧载质,Ms为簧载质量,Ks为悬架刚度,Kt为轮胎刚度;C1为被动悬架阻尼,C2为半主动悬架可变阻尼,F为主动悬架作动力。
目前我国车辆主要还是采用被动悬架(Passive Suspension)。
其两自由度系统模型如图1.1(a)所示。
传统的被动悬架一般由参数固定的弹簧和减振器组成,其弹簧的弹性特性和减振器的阻尼特性不能随着车辆运行工况的变化而进行调节,而且各元件在工作时不消耗外界能源,故称为被动悬架。
铁道车辆油压减振器失效机理分析发布时间:2022-08-10T03:40:56.950Z 来源:《城镇建设》2022年第5卷第3月第6期作者:盘文森[导读] 本文就铁路车辆油压减震器的结构及原理进行了分析盘文森南宁轨道交通运营有限公司广西南宁市 530000摘要:本文就铁路车辆油压减震器的结构及原理进行了分析,而后就其失效形式进行了介绍,进而以仿真模型的形式进行失效机理进行了探讨。
关键词:铁道车辆;油压减振器;失效机理引言油压减振器作为铁道车辆转向架的重要组成部分,对于提高铁道车辆行驶的安全性和平稳性有着十分重要的作用。
随着铁道运输载重和速度的不断提高,研究其失效机理对提高这些关键零部件的服役可靠性以及保障车辆安全运行具有重要意义。
1油压减振器的基本结构为研究油压减振器疲劳失效和磨损漏油失效机理,首先研究其基本结构组成,油压减振器主要由活塞杆组件和油压缸筒两大部分组成。
活塞杆组件由多个零部件焊接而成,其受力最为复杂,主要承受垂向作用力。
由于焊缝结构强度一般比母材结构强度低,疲劳裂纹一般先会出现在焊缝上。
油压缸筒主要由工作油缸和储油缸组成,在活塞杆组件高频振动时,油液通过各种阀产生阻尼力从而起到减振作用,但由于活塞杆组件上黏附的微细颗粒对油压缸筒及自身有摩擦磨损作用,造成油液泄漏从而导致阻尼力下降。
通过以上分析对油压减振器基本结构及产生失效原因有了直观的了解,对后续研究做了很好的铺垫。
2油压减振器的工作原理油压减振器在工作过程中有两个基本动作:一是拉伸、二是压缩。
根据油液的循环流向进行分类,油压减振器可分为以下两大类。
①往复循环式油压减振器往复循环式油压减振器工作原理如图1所示。
当减振器活塞杆组件受到拉力Fe作用时,由于活塞的运动,腔1体积被压缩形成高压油腔,腔2体积增加形成低压油腔,高压油通过活塞拉伸阀由腔1进入腔2中,腔1与腔2的截面积差异导致腔2出现负压,使得腔2油液的压强小于腔3,因此腔3中的油液通过底阀单向阀进入腔2中实现补油,使腔2中始终充满液压油。
多体系统动力学建模与仿真分析概述多体系统动力学建模与仿真分析是解决实际工程问题和科学研究中的重要技术手段。
本文将从理论介绍、实际应用和发展前景等几个方面,探讨多体系统动力学建模与仿真分析的相关内容。
一、多体系统动力学建模的理论基础多体系统动力学建模是研究多体系统运动规律的基础工作。
其理论基础主要包括牛顿运动定律、欧拉-拉格朗日动力学原理等。
1. 牛顿运动定律牛顿运动定律是多体系统动力学建模的基础。
根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比,与物体的质量成反比。
在多体系统中,通过对所有物体的运动状态和相互作用力进行分析,可以建立多体系统的动力学模型。
2. 欧拉-拉格朗日动力学原理欧拉-拉格朗日动力学原理是一种更为普适的多体系统动力学建模方法。
该理论通过定义系统的广义坐标和广义速度,以及系统的势能和拉格朗日函数,通过求解拉格朗日方程,得到系统的运动方程。
相比于牛顿运动定律,欧拉-拉格朗日动力学原理具有更广泛的适用性和更简洁的表达形式。
二、多体系统动力学建模的实际应用多体系统动力学建模在工程和科学领域中有着广泛的应用。
以下以机械系统和生物系统为例,简要介绍多体系统动力学建模的实际应用。
1. 机械系统在机械工程中,多体系统动力学建模是设计和优化机械系统的关键步骤。
以汽车悬挂系统为例,通过建立汽车车体、轮胎、悬挂弹簧和减震器等部件的动力学模型,可以分析车辆在不同工况下的悬挂性能,进而指导悬挂系统的设计和优化。
2. 生物系统在生物医学工程和生物力学研究中,多体系统动力学建模对于理解和模拟生物系统的运动特性具有重要意义。
例如,通过建立人体关节和肌肉的动力学模型,可以分析人体的运动机制,评估关节健康状况,提供康复治疗方案等。
三、多体系统动力学仿真分析的方法与技术多体系统动力学仿真分析是通过计算机模拟多体系统的运动过程,从而得到系统的运动学和动力学特性。
常用的方法与技术包括数值积分方法、刚体碰撞检测与处理、非线性约束求解等。
北京交通大学博士学位论文基于Magic Formula的新减振器数值模型及其在铁道车辆动力学中的应用姓名:范理查德申请学位级别:博士专业:载运工具运用工程指导教师:钱立新;王成国20050928北京交通大学博士学位论文这一问题得到了cARS和zFsachsAG高度的重视,zFsachsAC在减振器的制造和设计领域有丰富的经验。
双方决定通过本课题论文研究,在这一领域进行合作。
这一合作项目及双方共同努力将为铁路减振器设计理论开辟~条新的道路。
所研究的设计方法将是一种较完善的方法,这种方法目前在国际上也是首次提出,而且在全球铁道市场上很有发展前景。
鉴于上述的理由,积极开展新减振器设计理论的研究,变得更有实际意义,更加重要,更具紧迫性。
1.2.阻尼器在铁道车辆动力学中的功能在铁道车辆动力学中,车辆的各个运动分量在右手正交坐标系统中的定义是:a.x伸缩b.y横摆c.z浮沉d.巾关于x轴的侧滚e.o关于y轴的点头f.Ⅲ关于z轴的摇头见图卜2。
图卜2车辆运动的坐标系统同时还可以发生下述复合运动:a.y+巾:侧摆b.y+Ⅲ:蛇形运动c.z+o:点头图卜3描述了典型的铁道客车在运行中发生的振动主模态。
随着车辆速度的提高,轮轨间的横向、垂向激振力会越来越大。
车体、转向架及轮轴具有不同的惯量、质量,在激励力剧烈作用下,动力学性能会急剧变化,产生失稳的危险。
只有依赖液雎减振器的活塞杆不同位移和速率产生的减震作用有效地缓和各种振动模态,改善车2绪论辆动力学性能。
图卜3振动主模态:a)一系悬挂系统上车体的点头和转向架的垂向位移。
b)一系悬挂系统上转向架的点头。
c)二系悬挂系统上车体的点头。
d)一系悬挂系统垂向阻尼器的配置。
e)车体的摇头。
f)转向架的摇头或蛇形。
图卜4描述了,。
’泛应用的一种典型铁路转向架的视图。
其中一系悬挂系统的垂向阻尼器(1)负责吸收转向架和车轴之间的相对运动能量(图卜3a和b),而二系悬挂系统中的垂向阻尼器(2)负责吸收车体和转向架之间的垂向运动以及车体的点头运动能量(图卜3c)。
新型车用减震器模型的动力学模型研究RICHARD VAN KASTEEL*,WANG CHENG-GUO, QIAN LIXIN, LIU JIN-ZHAO and YEGUO-HONG关键词:模拟火车减震器悬挂舒适优化车辆动力学1.简介现代铁路减震器的设计可以被分成几个方面,其中最重要的是几何形状,功能性,耐用性和强度。
在功能阀调整方面现今仍在费力地进行比较与铁路车辆制造商的要求的液压试验台测量。
火车制造商的要求往往往往与减震器制造商所能达到的不同。
根据这些测量,火车制造商已经做了模拟,基于阻尼器制造商的建议。
这样才能达到火车制造商的要求。
在减振器要求改变后,工程师将通过比较测量重新调整阀门液压试验台以达到火车制造商已变更的要求。
可以看出,整个调整的过程是非常耗时的。
此外,铁路减震器工程师培训很长,而且复杂的,这可以被看作是第二个缺点铁道车辆的设计过程中可以被分解成三个连续的步骤,第一个步骤是设定一组动态阻尼器模型的可调参数。
有了这个模型,我们可以得到减震器产生速度和位移的力。
在第二步骤中,铁路车辆的行为做多体模拟得到一组力和速度。
这些力量和加速度,一定时间的历史,被转换成乘坐质量的措施和措施防止脱轨安全性。
为了克服以上的缺点已经发展出一个新的数值减震器模型。
本文详细介绍了开发一个作为位移的函数来计算阻尼力的的数值阻尼器模型和速度有关的阻尼器主体的活塞杆。
得到的力与各种参数相联系,这些参数都是有其物理意义的。
因此,新提出的阻尼器模型可放置在所谓的白箱模型组,它提供了必要的阻尼物理洞察力。
模型的系数在这样一种方式,可以通过以下方式获得的测量模型参数分组液压测力计。
这是非常重要的,因为铁路阻尼器制造商和火车制造商赢得时间。
其次,铁路制造商收获了时间和金钱,因为整个调式过程的缩短。
这个模型已经由德国的ZF 高盛AG、高盛汽车系统(上海)有限公司和中国铁道科学研究院联合发起。
这种合作的目的是优化阻尼设计在CW200转向架的应用。
《汽车动力总成悬置系统振动分析及优化设计》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展,汽车动力总成悬置系统的性能对整车舒适性和耐久性的影响日益显著。
汽车动力总成悬置系统作为连接发动机和车身的重要部分,其振动特性的优劣直接关系到整车的运行平稳性和乘坐舒适性。
因此,对汽车动力总成悬置系统的振动进行分析及优化设计显得尤为重要。
本文旨在探讨汽车动力总成悬置系统的振动分析方法及优化设计策略。
二、汽车动力总成悬置系统概述汽车动力总成悬置系统主要由发动机、悬置支架、橡胶衬套、减震器等组成,其作用是支撑和固定发动机,减少发动机振动对整车的影响,保证车辆行驶的平稳性和乘坐的舒适性。
三、汽车动力总成悬置系统振动分析1. 振动来源分析汽车动力总成悬置系统的振动主要来源于发动机的运转和路面传递的振动。
发动机的运转会引发振动和噪声,这些振动和噪声会通过悬置系统传递到整车。
此外,路面不平度等外界因素也会引起汽车的振动,进而影响到动力总成悬置系统的稳定性。
2. 振动传递路径分析汽车动力总成悬置系统的振动传递路径主要包括发动机与悬置支架之间的连接、悬置支架与车身之间的连接等。
在振动传递过程中,各部分之间的相互作用和影响会导致振动的传递和衰减过程复杂多变。
3. 振动特性分析针对汽车动力总成悬置系统的振动特性,可采用实验和仿真分析方法。
实验方法主要包括模态测试、频谱分析等,可获取系统在不同工况下的振动特性;仿真分析则可通过建立动力学模型,分析系统在不同参数下的振动响应。
四、汽车动力总成悬置系统优化设计针对汽车动力总成悬置系统的振动问题,可采取以下优化设计策略:1. 材料选择与结构优化选用高强度、低刚度的材料,如铝合金等,以减轻系统重量,提高系统刚度和减震性能。
同时,对系统结构进行优化设计,如改进悬置支架的结构布局、优化橡胶衬套的形状和硬度等。
2. 动力学参数优化通过仿真分析,调整系统动力学参数,如刚度、阻尼等,以改善系统的振动特性。
同时,根据实际工况和需求,合理匹配发动机与车身的连接方式,以降低整车的振动水平。