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高速客车半主动悬挂系统二系横向油压减振器研究

作　者: 李贵平
导　师: 王广丰；刘宏友
学　校: 青岛理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 半主动减振器溢流阀数学模型仿真研究工程化设计
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文源自中国北车集团四方车辆研究所半主动悬挂研究部的项目“半主动悬挂系统研究”。随着我国列车屡次大规模提速,机车车辆已进入高速运营的发展阶段。但在列车高速运行的同时,车辆振动也加大,尤其是横向振动比较突出。研究表明,采用横向主动、半主动悬挂系统能够有效地改善列车的横向动力学性能。而半主动悬挂系统以其结构相对简单、成本相对低的特点,成为我国高速列车横向悬挂减振系统发展的最佳形式。所以研究横向半主动悬挂系统对改善高速客车的横向平稳性和提高乘坐舒适度具有重要意义。本文对高速客车横向半主动悬挂系统的重要部件油压减振器作了研究。介绍了横向半主动悬挂的控制原理、减振器的工作原理,研究了减振器的设计方案,建立了油压减振器液压系统的数学模型,并对其稳态输出和动态特性进行了仿真研究,对半主动减振器的本体部分进行了工程设计。第1章为绪论,介绍了横向半主动悬挂系统的国内外研究现状,阐述了本课题的背景和意义,说明了本文研究的主要内容。第2章介绍了横向半主动悬挂的基本控制策略、系统方案的实现,研究了电液比例溢流阀式半主动减振器的特点和基本工作原理。第3章分析了被动减振器的几种典型结构原理和技术特点,在此基础上提出了半主动减振器的两种结构布置方案,对反比例溢流阀的设计方案进行了研究,并设计了被动减振时的副阀结构。第4章应用流体力学知识和液压建模方法建立了半主动减振器液压系统的数学模型,并采用线性化方法推导出了半主动减振器系统的传递函数,对其动态特性进行了理论分析,为进一步的仿真研究和工程设计提供理论依据和指导。第5章参照数学模型对减振器本体、反比例溢流阀的主要设计参数进行了计算,为仿真研究和工程设计提供基本结构参数。第6章介绍了液压仿真技术的发展情况和AMESim仿真软件的技术特点、仿真方法和一些机械、液压子模块的基本功能,在此平台上对半主动减振器的稳态输出和动态特性进行了仿真研究,对部分结构参数进行了修正。第7章对半主动减振器本体作了初步工程设计,包括密封结构设计、端部连接结构的选取和其他工艺设计、材料强度验算等,并绘制了减振器本体总图。第8章对论文研究工作进行了简要总结,并提出了该课题今后的主要工作思路。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-12
第1章绪论  12-21
  1.1 课题来源  12
  1.2 课题概述  12-14
    1.2.1 课题提出  12-13
    1.2.2 课题研究的目的和意义  13-14
  1.3 国内外研究现状  14-20
    1.3.1 半主动悬挂控制策略研究现状  14-16
    1.3.2 半主动悬挂阻尼器件研究现状  16-18
    1.3.3 半主动悬挂应用研究现状  18-20
  1.4 论文主要工作  20-21
第2章横向半主动减振器工作机理研究  21-29
  2.1 横向半主动悬挂控制策略研究  21-23
  2.2 横向半主动悬挂系统实现方案  23-24
  2.3 横向半主动减振器工作原理分析  24-29
    2.3.1 减振器结构原理  24-25
    2.3.2 减振器阻尼力方向控制  25-27
    2.3.3 减振器阻尼力幅值控制  27-29
第3章半主动减振器方案研究  29-38
  3.1 被动减振器及其特点  29-32
  3.2 半主动减振器结构布置方案研究  32-34
  3.3 反比例溢流阀方案研究  34-35
  3.4 副阀设计研究  35-38
第4章半主动减振器数学模型研究  38-50
  4.1 建模前的假设  38
  4.2 减振器本体数学模型  38-40
    4.2.1 拉伸过程建模  38-39
    4.2.2 压缩过程建模  39-40
  4.3 反比例溢流阀数学模型  40-44
    4.3.1 主阀建模  40-41
    4.3.2 副阀建模  41-44
  4.4 半主动减振器动态特性理论分析  44-50
第5章半主动减振器主要参数计算  50-61
  5.1 工作缸、活塞杆直径确定  50-51
  5.2 减振器长度确定  51-52
  5.3 活塞单向阀等效节流面积计算  52-53
  5.4 减振器注油量及贮油缸容积计算  53-54
  5.5 底座单向阀等效节流面积计算  54-55
  5.6 反比例溢流阀主要参数计算  55-61
    5.6.1 主阀参数计算  55-57
    5.6.2 副阀参数计算  57-61
第6章半主动减振器仿真研究  61-78
  6.1 仿真方法及工具  61-63
    6.1.1 液压仿真技术发展简介  61-62
    6.1.2 仿真软件选择及其特点  62-63
    6.1.3 仿真步骤  63
  6.2 常用功能子模块简介  63-65
  6.3 半主动控制系统仿真研究  65-73
    6.3.1 反比例阀主阀仿真  65-69
    6.3.2 半主动减振器仿真  69-73
  6.4 被动减振系统仿真研究  73-75
  6.5 半主动减振器动态特性仿真研究  75-78
第7章半主动减振器本体工程化设计  78-85
  7.1 半主动减振器密封结构设计  78-80
    7.1.1 密封结构设计原则  78
    7.1.2 密封结构设计  78-80
  7.2 端部连接结构选取  80-81
  7.3 缸筒壁厚计算  81-82
  7.4 活塞杆强度验算  82
  7.5 端部连接螺纹强度验算  82-83
  7.6 缸筒焊接强度验算  83-85
第8章总结和展望  85-87
  8.1 总结  85-86
  8.2 展望  86-87
参考文献  87-89
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作  89-90
致谢  90-91
附录一:横向半主动减振器本体总图  91-92
附录二:横向半主动减振器本体三维图  92-93

高速客车半主动悬挂系统二系横向油压减振器研究

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