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空气弹簧动力学特性分析

作　者: 张旗
导　师: 孙景工
学　校: 中国人民解放军军事医学科学院
专　业: 军事装备学
关键词: 空气弹簧附加气室动刚度
分类号: TB535.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

空气弹簧是一种在柔性密闭橡胶气囊中冲入压缩空气,利用空气的压缩弹性进行工作的非金属弹性元件,它的的振动固有频率较低,且不同载荷下几乎保持不变,是一种隔振性能优良的隔振器。担架支架是伤员运送车辆在行驶途中承载、固定卧姿伤病员担架的主要设备。担架支架的隔振系统设计在很大程度上决定了伤病员在运送途中的乘卧舒适性。性能优异的担架支架隔振系统能有效提高伤员运送车辆的运送能力。空气弹簧是较为合适的可用于担架支架系统的隔振器,它是利用空气的压缩弹性进行工作的非金属弹性元件。作为隔振元件,空气弹簧具有非线性变刚度特性,通过内压的调整,可以得到不同的承载能力;承受轴向载荷和径向载荷,可产生相对较好的缓冲隔振效果;还具有结构简单、安装高度低、更换方便、工作可靠、质量轻、单位质量储能量高等优点。将空气弹簧增加附加气室能显著降低空气弹簧的刚度及固有频率。本文对应用于急救车担架支架装置的空气弹簧隔振器的动态特性进行了理论分析、实验测试、实验建模等方面的研究,为今后进一步研究半主动控制的空气弹簧隔振系统提供了参考依据。本文首先介绍了空气弹簧的研究与发展现状,对空气弹簧的性能和优缺点进行了比较。并对空气弹簧的动力学特性进行研究,推导了空气弹簧动刚度计算公式,分析了其动力学特性的影响因素,建立了带附加气室与不带附加气室空气弹簧的力学模型。其次做了空气弹簧的动力学特性实验,得到如下结论:不带附加气室时,当初始气压、激振振幅增加时,空气弹簧动刚度随之增加;当激振频率增加时,空气弹簧的动刚度随之减小。空气弹簧的固有频率几乎保持不变。而带附加气室空气弹簧在节流孔孔径4-7mm范围内,当孔径增大时,空气弹簧动刚度随之减小;当初始气压、激振频率、激振振幅增加时,空气弹簧动刚度随之增加。在高频(8Hz)左右时,振幅、频率的变化对动刚度的改变已不明显。在低频率时,带附加气室能显著降低空气弹簧的动刚度,而在较高频率时,带附加气室会使空气弹簧的动刚度增加。最后对带附加气室空气弹簧力学模型进行了简化,通过实验数据运用最小二乘法对模型参数进行了识别,并用四个指标对模型拟合精度进行了评价。分析结果表明误差较小,模型能够比较准确的反映出应用空气弹簧隔振器的力学特性。

全文目录

表目录  5-6
图目录  6-7
摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第1章绪论  11-16
  1.1 引言  11
  1.2 隔振技术简介  11-12
  1.3 空气弹簧国内外应用及研究现状  12-14
    1.3.1 空气弹簧的应用  12-13
    1.3.2 空气弹簧的研究  13-14
  1.4 课题研究的主要内容  14-15
  1.5 课题研究的理论与实际意义  15-16
    1.5.1 本课题的理论意义  15
    1.5.2 本课题的实际意义  15-16
第2章空气弹簧工作原理及动力学特性分析  16-26
  2.1 空气弹簧的结构与工作原理  16
  2.2 空气弹簧产品的分类  16-18
    2.2.1 囊式空气弹簧  16-17
    2.2.2 膜式空气弹簧  17-18
  2.3 空气弹簧隔振器的特点  18-19
    2.3.1 空气弹簧的优点  18-19
    2.3.2 空气弹簧的缺点  19
  2.4 空气弹簧的选型  19
  2.5 不带附加气室空气弹簧动力学特性分析  19-22
    2.5.1 不带附加气室空气弹簧力学特性  19-21
    2.5.2 不带附加气室空气弹簧的力学模型  21-22
  2.6 带附加气室空气弹簧动力学特性分析  22-25
    2.6.1 带附加气室空气弹簧的刚度特性  22-23
    2.6.2 带附加气室空气弹簧的阻尼特性  23-24
    2.6.3 带附加气室空气弹簧的力学模型  24-25
  2.7 小结  25-26
第3章不带附加气室空气弹簧动刚度特性实验分析  26-37
  3.1 实验构建  26-28
    3.1.1 实验目的  26
    3.1.2 实验仪器设备  26
    3.1.3 实验时间和地点  26-27
    3.1.4 实验条件的确定  27
    3.1.5 实验方法  27-28
  3.2 动刚度计算  28-29
  3.3 示功特性分析  29-31
  3.4 实验结果分析  31-35
  3.5 空气弹簧的固有频率  35-36
  3.6 小结  36-37
第4章带附加气室空气弹簧动力学特性实验分析  37-51
  4.1 实验构建  37-39
    4.1.1 实验目的  37
    4.1.2 实验仪器设备  37-38
    4.1.3 实验时间和地点  38
    4.1.4 实验方法  38-39
  4.2 实验获得的示功图分析  39-42
  4.3 实验结果分析  42-48
    4.3.1 初始气压对动刚度的影响  42-44
    4.3.2 激振频率对动刚度的影响  44-46
    4.3.3 激励振幅对动刚度的影响  46-48
    4.3.4 节流孔径对动刚度的影响  48
  4.4 结论  48-49
  4.5 带附加气室与不带附加气室空气弹簧动刚度的对比  49-50
  4.6 小结  50-51
第5章空气弹簧的力学特性建模  51-58
  5.1 不带附加气室空气弹簧力学特性建模  51
  5.2 带附加气室空气弹簧力学特性建模  51-53
  5.3 空气弹簧的模型参数识别  53-55
    5.3.1 最小二乘法  53
    5.3.2 参数识别  53-55
  5.4 模型拟合误差分析  55-56
  5.5 实验条件对空气弹簧模型参数的影响  56-57
  5.6 小结  57-58
第6章结论  58-60
  6.1 全文总结  58
  6.2 下一步工作  58-60
参考文献  60-63
附录1  63-72
附录2  72-74
文献综述  74-79
参考文献  79-80
发表论文和参加科研情况说明  80-81
发表文章  81-87
致谢  87-88

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