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汽配启动机压液构件情态功能研讨剖析

汽车配件网 2011-12-01

  液压悬置的集总参数模型液压悬置是一由液固耦合构成的复杂装置,其动态特性十分复杂。为了有效分析液压悬置的动态特性,R. Singh等人建立了液压悬置的集总参数模3液压悬置的基本结构型,如所示。图中K r和B r分别为橡胶主簧的刚度和阻尼系数, A r为橡胶主簧的等效活塞面积。

  m 1、m 2分别为上、下液室中液体的质量,即m 1 =ρV 1, m 2 =ρV 2。

  C 11、C 12、C 21、C 22分别为上下液室的体积柔度; p 11、p 12、p 21、p 22分别为上下液室中液体压力。

  悬置集总参数模型I根据所示的模型,可以得出以下力学方程:F ( t) - K r x ( t) - B r x( t) - A r p 11( t) = m r x( t) (1)根据不可压缩流体的动量方程,可以得出:( p 11( t) - p 12( t) ) A r = m 1 x1( t)(2)p 12( t) - p 21( t) = I d qd( t) +R d q d( t) = I i qi( t) +R i q i( t)(3)< P 21( t) - p 22( t) >A r = m 2 x2( t)

  根据不可压缩流体的连续性方程,可以得出:A r < x( t) - x1( t) > = C 11 p11( t)(5)A r x1( t) - q d( t) - q i( t) = C 12 p12( t)(6)q d( t) + q i( t) - A r x2( t) = C 21 p21( t)(7)A r x2( t) = C 22 p22( t)(8)对于固定解耦膜式液压悬置有: q d( t) = 0,定义m i = A 2 r I i, b i = A 2 r R i, k 11 = A 2 r /C 11, k 12 = A 2 4 /C 12,k 21 = A 2 r /C 21, k 22 = A 2 r /C 22, xi( t) = q i( t) /A r,对前面的方程进行整理可得:F ( t) - k 11 < x ( t) - x 1( t) > - B r x t) - K r x ( t) = m r x( t)(9)k 11 < x ( t) - x 1( t) > - k 12 < x 1( t) - x i( t) > = m 1 x1( t)- b i x由于m 1、m 2相对于m i来说较小,因此可以将其忽略掉,由此可以得出所示的集中参数模型。其中C 1 = C 11 + C 12, C 2 = C 21 + C 22。

  5液压悬置集总参数模型II同样,根据所示模型,由不可压缩流体的动量方程和连续性方程,可以得出 2( t)对于固定解耦膜式液压悬置,定义液压悬置动态特性仿真分析与试验测试3. 1ADAM S软件简介ADAMS软件是美国MD I公司开发的机械系统动力学仿真软件,它包括ADAMS/View、ADAMS/Solver、ADAMS/Car、ADAMS/Engine、ADAMS/V ibration、ADAMS/Hydraulic和ADAMS/Controls等很多模块。利用ADAMS软件,可以对几乎所有的机械系统进行建模与仿真。

  动力学仿真模型的建立本文以固定解耦膜式液压悬置为例,利用ADAMS软件,建立其液体-固体耦合的动力学分析模型。就是固定解耦模式液压悬置的动力学仿真模型。该模型包括固体和液体两大部分,其中固体部分的橡胶主簧部分简化为简单的弹簧阻尼系统,而液体部分则利用ADAMS中的ADAMS/ Hydraulic模块建立。模型中假设了上下液室压力分布均匀。

  固定解耦模式液压悬置动力学仿真模型从该模型中可以看出,通过液压悬置传递到车身的作用力有两部分组成,一部分是通过橡胶主簧传递,而另外一部分则是由于上下液室液体的压力产生的。因此,液压悬置固定端的支反力的计算公式如下其中, F T( jω)、x ( jω)分别为F t( t)、x ( t)的傅立叶变换。

  悬置的动刚度定义为:K dyn = K 2 1(ω) + K 2(ω)滞后角定义为:θ= arctan(K 2(ω)K 1(ω)利用该模型仿真计算出来的液压悬置的动刚度曲线和滞后角曲线,如、所示。

  图7液压悬置动态动刚度仿真结果图8液压悬置滞后角仿真结果3. 3动态特性试验测试发动机液压悬置的动态特性实验在Instron 8800伺服液压振动测试实验台上进行,如所示。在实验时,将液压悬置的两端与实验台相连,然后在其中一端施加一个位移激励x ( t)= X 0 sin(ωt) ,而另一端则固定在试验台架上,记录运动端的位移传感器的信号x ( t)和固定端的力传感器信号F ( t) ,如0所示。这样就可以得到某一频率下的动态刚度和滞后角。试验测得的液压悬置动刚度和滞后角曲线,如1、2所示。

  通过对比仿真计算的和试验测试的液压悬置的动刚度和滞后角曲线,可以看出两者比较吻合,从而验证了模型的正确性。一个比较理想的悬置需要低频高刚度大阻尼、高频低刚度小阻尼的动态特性。Instron 8800伺服液压振动测试试验台图10液压悬置动态特性测试系统图11液压悬置动态刚度试验结果图12液压悬置滞后角试验结果而对于在ADAMS中建立的液压悬置的模型,可以通过改变液压悬置的一些参数,如橡胶主簧的静刚度、惯性通道的长度和截面积、液体特性等来对悬置进行优化设计,从而设计出比较理想的液压悬置。

  结束(1)利用ADAMS建立了液压悬置的液-固耦合的动力学仿真模型,并对其低频下的动态特性进行了仿真分析。将仿真结果与实测结果进行了比较分析,分析表明,液压悬置的低频特性的仿真结果与实测结果吻合得较好,从而验证了模型的正确性。(2)利用ADAMS建立的液固耦合的动力学仿真模型,可以很好的预测液压悬置的动态特性,而且可以在设计液压悬置时通过改变某些参数来改善悬置的动态特性,实现优化设计,从而缩短产品开发周期,提高产品设计质量。(3)利用ADAMS中的ADAMS/Controls模块,还可以在模型中加入控制部分,与Matlab等软件进行联合仿真,从而对一些半主动、主动悬置(如电流变液、磁流变液悬置等)的动态特性进行仿真分析。

 

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