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MATLAB电控空气悬架系统ECAS建模与仿真(5)

时间:2022-09-01 23:19来源:毕业论文
(1)空气弹簧的刚度特性 通过对载荷 F 对位移 s 进行求导从而得到空气弹簧的刚度,我们用下式表 示: 其中空气弹簧的载荷可以用下式表示: 其中,

(1)空气弹簧的刚度特性

通过对载荷 F 对位移 s 进行求导从而得到空气弹簧的刚度,我们用下式表 示:

其中空气弹簧的载荷可以用下式表示:

其中, Pe 为空气弹簧内部气体的有效压力, AE 为空气弹簧的有效承载面积

[15]。

因为空气弹簧只要是靠压缩空气从而获得弹簧的弹力而工作的,因此空气是 决定弹簧弹性的主要因素,根据气体状态方程得到气体工作压力 P 与容积 V 的关系,如下式:

式中指数 n 是一般是由弹簧变形的速度来决定的,n=1 是表示等温过程, 等温过程的弹簧的变形速度变化较慢;当 n=1。4 时表示绝热过程,这时弹簧变形

速度较快。上式中 P 代表气体的绝对压力,即 P Pa Pe , Pa 为标准大气压。 将 P Pa Pe两边分别对 s 求导,得到:

通过容积 V 对 s 求导得到有效承载面积 Ae ,如下式所示:

将式(2-5)代入式(2-3)便可得出空气弹簧刚度的方程:

由(2-7)式可知,弹簧在工作时容积 V 和工作压力 Pe 共同决定空气弹簧 的刚度 k[16]。

(2)空气悬架频率特性

fe 自振频率如下式所示

式中 m 为簧载质量。 对于膜式空气弹簧来说,通过之前推出的空气弹簧刚度简化计算公式可以得

出下式:

A2将 k nP E代入计算,有:

式中: h V / AE 代表了空气弹簧的实际高度,这直接决定了空气悬架的实 际高度,但是,在电控空气悬架系统中,通过控制某些参数,可以保证其不发生 变化。

以下是膜式空气弹簧的固有频率计算公式:

fc (2-10)

其中 c  为常数。

式(2-10)说明了空气弹簧内的压力和固有频率的之间的关系[17]。 我们将空气弹簧与金属弹簧的静态特性进行比较,如图 2。3 所示。由 a图

可以看出,就金属弹簧来说,弹簧的变形量是随载荷的增加而增加的,也就是说 静挠度正比与载荷;但是空气弹簧却不同,就算载荷怎么变,车身的位移始终能 保持一个特定的值而不发生改变,前面已经提到,空气弹簧的位移只与其内部空 气的压力有关,而图 b 中能够看出:如果载荷发生了变化此时空气弹簧的自振 频率的变化量要比普通金属弹簧的自振频率变化量要小很多,说明了空气弹簧悬 架具有能保持基本自振频率不变的性质[18]。文献综述

位 移 频 率

(a)(b)

图 2。3 空气弹簧和金属弹簧特性比较

2。2 汽车减振器的机构及原理

本文研究的悬架系统中所采用的减震器为一般的液压式减振器。我们假设选 用的减震器中各项结构参数都是一定的,不会随外界的变化而变化,那么按照流 体力学的理论可以得出,减震器的阻尼力由车身与车轮之间的相对窜动有关,而 且油液的粘度也对阻尼力有影响。

目前减振器的种类有很多种,但是万变不离其宗,其基本原理是一样的。减 振器的工作原理主要为:当减震器在进行拉伸动作时,复原腔中的油液经过从活

塞的通流孔以及复原腔中阀片间的间隙流入压缩腔,此时如果压缩腔内的油液不 足,补偿阀就会打开;当减震器在进行压缩动作时,油液就会由压缩腔流向复原 腔中,还有一些油液回流进油箱[19]

2。3 ECAS 汽车气路系统

下图是整车空气弹簧气路模型,从左至右依次为:空压机、单向阀(回止阀)、 主管路(空气)过滤器、干燥器、四回路保护阀(多回路保护阀)、管路滤清器、 充气阀(控制开关阀)、单向阀、ECAS 电磁阀和空气弹簧。 MATLAB电控空气悬架系统ECAS建模与仿真(5):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_98790.html

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