e8面起重机油气悬挂系统数学模型及仿真分析
基于AMESIM的油气悬架系统控制仿真分析
行驶平顺性和乘座舒适性差 ， 同时采用该类悬架 的车 身高度不可调 。油气悬架是一种新型的底盘悬架技 术 ， 气 悬 架 的一 种 特 例 ， 于 上 世 纪 ６ 年 代 后 期 空 始 ０ Ｋ ｒｏｐ 明 的油 气 减 震 器 ， 先 应 用 在德 国 的 重 型 ａｎｐ 发 最 车辆 上 ， 以后 逐 步 推广 到 军用 车 辆及 其 他 工程 机 械 车 辆上 ， 目前 国 内除在 轮 式装 甲车 、 式 输送 车 、 式 坦 轮 轮 克 、 栖 坦克 及 导 弹发 射 车 等军 用产 品上 有较 广 泛 的 两 应用 外 ， 在矿 山 自卸车 、 轮式 挖掘 机 、 运机 械 、 铲 大型 平 板车 特别 是全 地 面起重 机等 民用 产 品上 的应用 也得 到 了长 足 的发展 。油 气悬 架 系统采 用悬 架油 缸与 导 向推 力杆 连接 车架 与 车 轴 ， 悬架 油缸 将垂 直 轴 荷转 换 为 油 缸内油液的压力 ， 压力通过管路传递至液压控制单元 与 蓄能器 ， 能器 内 以有一定 初始 压力 的惰 性气 体 （ 蓄 通 常为 氮气 ） 弹性介 质 ， 为 悬架 油缸 内部 油路 上具 有数 个 节 流孑 与 单 向 阀 ， Ｌ 能起 到 减振 的作用 。油 气 悬架 系 统 在显著改善车辆 的行驶平顺性和乘座舒适性的同时 ， 能 极 大 程 度 地 减 少 对 运 载 装 置 （ 货 物 ） 道 路 的 或 与
一
般 的模糊 控制 器 的基 本结 构 ， 图 ３ 如 所示 ， 主要
由模 糊 化 、 识 库 、 糊 推 理 和 清 晰 化 等 四个 部 分 知 模
组成。
作 者 简 介 ： 红 双 （９ ３ ） 男 ， 族 ， 林 延 边人 ， 读硕 士研 究 生 ， 要研 究 方 向 ： 车 悬 架控 制 。 何 １８ 一 ， 满 吉 在 主 汽
连通式油气悬挂系统刚度特性分析
式 中 ：Ｆ 为左侧油 气悬挂缸 的负荷 ，Ｎ；Ｆ 为 右侧 油气悬 挂缸 的负 荷 ，Ｎ；Ｐ。 为左 侧 油气 悬 挂缸 的 Ｉ 腔压力 ，Ｐ ；Ｐ ａ 为 左 侧 油 气 悬 挂 缸 的 Ⅱ腔 压 力 ， Ｐ ；Ｐ ａ 为 右侧油气 悬挂缸 的 Ｉ 腔压力 ，Ｐ ；Ｐａ ａ Ｐ为右 侧油气悬 挂缸 的 Ⅱ腔压 力 ，Ｐ ；Ａ 为左 、右 悬挂 缸 ａ Ｉ 腔有效 面积 ，ｍ ；Ａ ：为左 、右 悬挂 缸 Ⅱ 腔 有 效
２１ ０ ２年 ５月
机床 与液压
Ｍ ＡＣＨＩ ＮＥ Ｔ０ＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ Ｉ
Ｍ ａ ０１ ｙ２ ２
第４ ０卷 第 ９期
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ９ １４ ．
Ｄ ：１ ． ９ ９ ｊｉｓ． ０ １—３ ８ ． ０ ２ ０ ． １ ＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓｎ １０ ８ １２ １．９ ０ ７
连 通 式 油气 悬 挂 系统 刚 度特 性 分析
王欣 ，方新 ，高顺德 ，赵伟
（．大连Ａ ｓ 大学机械 工程 学院 ，辽 宁大连 １６ ２ ； １ － １０ ３
２ ．大连益 利 Ｚ＿ 程机 械 有 限公 司 ，辽 宁 大连 １ ６ ２ ） ｖ ． － １０ ５
摘要 ：建立 了连通式 油气悬 挂系统的铅垂 线刚度和侧倾 角刚度 的计算 公式 ，分析 了悬挂质量 、蓄能器容积 、初始 充气 压力 ，悬 挂缸 面积 比以及悬 挂缸 的安 装距 等对 刚度特性的影响 ，分析结果可 以为连通式油气悬挂系统 的设计提供依据 。
油气悬挂系统已经广 泛应用 于军用 车辆 、工程机 械 （ 全路面底 盘起 重机 、挖 掘机 、铲运车 ） 、矿用 自 卸车和赛车… 。油气悬挂系统具 有非线 性铅垂 线刚度
作者将 对悬挂 的铅垂 线 刚度 和 侧倾 角 刚度 （ 以 下简称刚度特性 ）进行 研究 ，分析影 响它们 的 因素 ， 以指导油气悬挂的设计。
油气悬架技术研究现状及原理介绍
油气悬挂技术研究现状及原理介绍摘要：本文介绍了国内外在油气悬挂领域的研究现状，指出了目前国内技术水平与国外先进技术水平的差距。
详细论述了单气室油气悬挂系统的工作原理，并分析了油气悬挂结构参数对性能的影响规律，为油气悬挂结构设计提供了参考。
最后提出了今后国内在油气悬挂技术领域的研究方式和思路。
关键词：油气悬挂；工作原理；结构参数1 概述油气悬挂以气体（一般为惰性气体氮）作为弹性介质，而用油液作为传力介质。
它一般是由气体弹簧和相当于液力减震器的液压缸组成。
与传统悬挂相比，它具有良好的非线性刚度特性和非线性阻尼特性，能够最大限度满足车辆的平顺性要求。
同时储能比很大约为330000Nm/kg(以6Mpa氮气充气压力为例)，重量比钢板弹簧轻50%，比扭杆弹簧轻20%，从而使它拥有了广阔的发展前景。
2 国内外研究现状[1]油气悬挂技术始于20世纪60年代后期Karnopp发明的油气减震器，它最先应用在德国和日本的重型车辆上，以后逐步推广应用到军用特种车辆及工程车辆上。
20世纪80年代，国外出现大量有关油气悬挂方面的发明专利，说明国外对油气悬挂技术的应用早已进入成熟阶段。
在理论方面，国外定性定量的研究工作已经开展得比较全面，对于如何进行结构参数的设计以及结构参数的变化如何影响油气悬挂的性能，应该说都有较好的研究成果，但由于涉及结构设计的关键环节，属于企业核心技术，所以很难看到相关的资料。
国内在油气悬挂技术研究方面起步较晚，直到80年代初期才真正有实际产品出现。
1984年上海重型汽车制造厂通过参考美国样机设计的油气悬挂应用到该厂的SH380、SH382矿用自卸车上，但使用效果较差；1992年徐州工程机械集团有限公司从德国利勃海尔公司引进了LTM1025、LTM1032、LTM1050全地面起重机，促进了油气悬挂技术的推广应用。
随后一些高校也开始进行油气悬挂技术的研究，北京理工大学、同济大学、大连理工大学、浙江大学、吉林大学等都从不同角度对油气悬挂进行研究分析。
基于控制系统的龙门式起重机动力学建模与仿真分析
基于控制系统的龙门式起重机动力学建模与仿真分析龙门式起重机是一种常见的重型起重设备，广泛应用于港口、建筑工地、仓库等场所。
为了提高龙门式起重机的控制效果和运行稳定性，需要进行动力学建模与仿真分析。
本文将基于控制系统，详细介绍龙门式起重机的动力学建模方法，并进行仿真分析。
一、动力学建模方法1. 系统分析首先，需要对龙门式起重机的结构进行分析。
通常，龙门式起重机由大梁、小车、起重机和配重等组成。
其中，大梁支撑整个起重机，小车在大梁上移动，起重机则在小车上升降，实现货物的吊运。
在进行动力学建模时，需要考虑以上各个部分的质量、惯性、阻尼等因素。
2. 状态变量选择根据龙门式起重机的特点，选择适当的状态变量进行建模。
常用的状态变量包括主摆角、小车位置、起升高度等。
这些状态变量能够准确地描述起重机的运动轨迹和状态变化，有助于控制系统的设计与优化。
3. 运动方程建立根据运动学和动力学原理，推导龙门式起重机的运动方程。
对于多关节、多自由度的系统，可以利用拉格朗日方程、牛顿第二定律等基本原理进行建模。
根据实际情况，加入摩擦、阻尼等因素，使模型更加准确。
4. 参数辨识在建立动力学模型之前，需要进行参数辨识。
参数辨识的目的是确定龙门式起重机各个部分的质量、惯性、摩擦等物理参数。
可以通过实验或者仿真数据拟合的方法，对参数进行辨识。
辨识后的参数能够有效提高模型的准确性和仿真结果的可靠性。
二、仿真分析1. 控制策略设计在进行仿真之前，需要设计合适的控制策略。
控制策略是指通过调节龙门式起重机的控制动作，以达到预期的目标。
常用的控制策略包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
根据不同的应用场景和需求，选择合适的控制策略进行仿真分析。
2. 仿真环境搭建基于控制系统的龙门式起重机动力学仿真通常采用计算机仿真软件进行。
如MATLAB/Simulink、ADAMS等。
通过搭建适当的仿真环境，可以模拟龙门式起重机在不同工况下的运动轨迹和力学特性，为后续的分析提供准确的仿真数据。
全路面起重机油气悬挂系统常见故障排查宝典
全路面起重机油气悬挂系统常见故障排查宝典全路面起重机配装油气悬挂底盘，能使起重机行驶平稳，转弯及制动时侧倾及前倾幅度减小，可适当加快行驶速度，使驾驶员感觉舒适。
底盘离地间隙可调，可提高起重机通过性。
在崎岖、泥泞场地各轮胎接地压力相同，能提高牵引力。
可有效平衡各车桥载荷、以满足带载行走功能。
本文介绍油气悬挂系统工作原理、使用注意事项及常见故障排查方法。
组成及工作原理全路面起重机油气悬挂系统主要由齿轮泵、悬挂缸、接近开关、储能器、悬挂锁阀、气压开关、气路电磁阀、调平控制器等部件组成。
如图1所示。
（1）齿轮泵油气悬挂系统齿轮泵安装在发动机上，当需要进行底盘高度调整时，齿轮泵给油气悬挂系统供油。
（2）悬挂缸及调平部件悬挂缸两端分别连接车桥与车架，承载起重机质量并传递给车桥。
悬挂缸可以看作是带保护壳（护套）的液压缸，其无杆腔可通过芯管进油。
接近开关安装在起重机第一桥和最后一桥左、右两侧的悬挂缸保护壳上，每个悬挂缸各有2个接近开关，2个接近开关错位安装，错位量约为5mm。
调平控制器可通过接近开关感应车架高度，并通过调整悬挂缸活塞杆的伸出量，对起重机进行自动调平。
当悬挂缸活塞杆伸出量正好处于2个接近开关的中间位置时，上方的接近开关接通，下方的接近开关断开，该接通、断开信号输至相应的调平控制器，调平控制器控制调平继电器及电磁阀动作，齿轮泵通过电磁阀向悬挂缸供油，使起重机底盘自动升、降，并调整到左、右平衡状态，此时底盘各车桥受力均匀，起重机行驶平稳。
悬挂缸及接近开关结构如图2所示。
（3）储能器储能器相当于底盘悬挂的弹性元件，主要用于吸收起重机在行驶过程中车桥与地面的冲击。
其主要由外壳、气囊、菌阀等组成，如图3所示。
储能器气囊内充有惰性气体（氮气），充装压力约为6MPa，储能器管路与悬挂缸连接，左、右悬挂缸对称设置储能器，1个储能器供同侧2至3个车轮使用。
（4）悬挂锁阀和气路电磁阀悬挂锁阀安装在储能器上部，属于气控液压阀，由气路电磁阀控制。
油气悬挂系统简介
大连理工大学
天道酬勤 自强不息
建模与设计的一般方法和步骤
数学模型的建立
★油气悬挂的刚度K
2 rP0V0r A2 rP0V0r A12 dF K r 1 r 1 （18） dx P0V0 A1 A2 P0V0 A1 A2 A2 x A1 x Mg Mg
数学模型的建立
（16）
★右蓄能器瞬时气体压力
VR VRS A1 x V1 V1R
★实际气体状态方程（也称之为BWR方程）：
r V 2 c1 2 e C0 2 bRT a a V （17） RT P B0 RT A0 2 V V T V3 V6 V 3T 2 公式（1）~（17）建立了双气室油气悬挂性能的复杂非线性数学模型。 整合数学模型，即可得出输出力和位移、输出力和速度的关系。并且可以推导出 悬挂系统刚度、阻尼力系数等影响悬挂性能的参数。
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半刚性 弹性
非独立
独立
被动 主动 半主动
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油气悬挂的工作原理、分类及应用领域
工作原理： 以油液传替压力， 用惰性气体（通常 为氮气N2）作为弹 性介质 ，由蓄能器 （相当于气体弹簧） 和具有减振器功能 的悬挂缸组成 。
大连理工大学
天道酬勤 自强不息
油气悬挂的工作原理、分类及应用领域
V20 P2 V30 P3 V3 L P3 L Q2 A2 x El dt El dt Ecl dt
（8）
★左蓄能器气体状态方程：
PLV r L PLS V r LS
大连理工大学
油气弹簧特性分析与仿真
油气弹簧特性分析与仿真汽车悬架系统一般由缓和冲击的弹性元件、衰减振动的阻尼元件和导向机构三部分组成。
悬架将车架与车桥或直接与车轮弹性的连接起来。
它将车架上的力及车架所受的力传给车桥，缓和与吸收车轮在不平道路行驶时因车轮跳动所给车架的撞击和振动，并传递力和力矩。
悬挂系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉，不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受，提高乘坐的舒适性和操纵的稳定性。
理想悬架装置当车辆在路况良好的的路面行驶时，承重的车轮振动行程较小，而且具有很低的悬架刚性，此时车辆行驶时稳定性舒适性都会大大提高。
车辆在高低不平的路面行驶时承重车轮上下波动会很大，车架刚性较大，则对冲击力吸收的能力较强，可以进行高速行驶。
这种车辆的悬架系统其悬架刚性应该是可变的，车架特性是非线性的，油气弹簧悬架系统就具以上的特性。
还有就是，油气弹簧悬挂系统可以通过以下方式自动调节车身的高度，使车身保持在一定高度，例如：对悬挂缸补油或排油；油气弹簧悬挂在加速度、速度、动行程、地面对车轮的冲击力地面、信号的频率方面具有极大的降低效果，特别对地面的高频振动信号，油气弹簧悬挂表现出极大的衰减率，说明油气弹簧悬挂适用于车辆在高低不平的路面上高速行驶。
1/ 91 油气弹簧的实际应用和研究状况目前国内油气弹簧的在车辆上现有技术的应用和发展。
由于油气弹簧结构相对于普通弹簧要复杂，生产成本和设计成本都比较高，对于普通车辆还不能广泛应用。
但是，油气弹簧的诸多优良特性却满足了一部分特种车辆（工程类机械、军工方面特种车辆等）高性能的要求。
目前在国内，除在坦克（轮式坦克、两栖坦克）、装甲车（轮式装甲车、履带式装甲车）轮式输送车、以及导弹发射车等军用车辆上有较广泛的应用外，在一些工程车辆（矿山自卸车、轮式挖掘机、铲运机械、大型平板车），特别是全地面起重机等民用机动车上的应用也得到了迅速的发展。
目前国内对油气悬架的研究和应用存在以下几个问题：（1）结构设计方面的研究还是空白，而且车辆生产商不掌握技术。
油气悬架的特征及其结构原理分析
!"!
油气悬架的应用领域
!军 事 车 辆
意大利生产的“ 半人马座” 轮式
装甲车、 法国生产的 !"#$%&’( 轮式输送车、 瑞士 生产的“ 锯脂鲤” 轮式装甲车等。
:
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油气悬架的结构、 原理及影响因素分析
悬架液压缸的结构 （ 单气室悬架液压缸结构 %） 图 % 为单气室悬架液压缸的结构，在活塞杆的
（ 双气室悬架液压缸结构 !） 图 ! 所示的油气悬架缸结构是双气室结构， 液 压缸的内部有 "、 #、 $ 三个油腔， $ 腔一方面通过数 个阻尼孔和单向阀与 # 腔相通， 另一方面还通过管 路与左蓄能器相通， " 腔通过管路仅与右蓄能器相 通。 当活塞及活塞杆相对缸筒收缩时， " 腔的油液会 受到压缩而进入右蓄能器， $ 腔的油液因 # 腔容积 增大而受到左蓄能器气体压缩进而通过阻尼孔和单 向阀进入 # 腔； 相反地当活塞及活塞杆相对缸筒伸 张时， # 腔的油液因受到压缩而通过阻尼孔进入左 蓄能器， 右蓄能器的油液因 " 腔容积增大而受到右 蓄能器气体压缩进而进入 " 腔。 与单气室悬架液压缸情形类似，在前一种情形 下， 因单向阀开启， 活塞及活塞杆组件相对缸筒运动 时受到的阻尼力较小； 在后一种情形下， 因单向阀关 闭，活塞及活塞杆组件相对缸筒运动时受到的阻尼 力较大。 沟通， 且与各自的蓄能器相连接。 在这种条件下路面 的激励产生的冲击可通过悬架缸的液压油传递给存 有一定压力气体的蓄能器，从而起到缓冲和吸收振 动的作用， 此外， 该种连接还可减小起重机转弯时的 侧倾角， 从而改善了起重机的行驶稳定性。 （ 整车升降 %） 在四个气动阀接通的前提下，同时接通 ’!、 ’( （ 或 ’&、 ’%） 可实现车架的整体升高（ 或降低） ， 从而 提高整车的通过性能。 （ 单侧升降 (） 在四个气动阀接通的前提下，单独接通一侧的 电磁阀可使该侧的车架升高 ) 如接通 ’!* 或降低 ) 如 接 通 ’ &* ， 而另一侧的车架会有较小幅度的升高或 降低。
基于AMESim的油气悬挂缸仿真分析
图 １ 油 气 悬挂 缸结 构 原 理 图
图２ 所示 。
油气 悬 挂 缸 的工 作 过程 是 ， 当 车行驶 时 ， 路 面 的 ｃ腔 气 腔 受 压 缩 ， 储存能量 ， 同 时 Ｂ腔 油 液 通 过 阻尼
收稿 日期： ２ ０ １ ２ １ ０ ． ２ ２
３ 仿 真 研 究
３ ． １油气悬挂缸 的输 出特性影响 因素分析
缸 。利用Ａ ＭＥ Ｓ ｉ ｍ软件建立该油气悬挂缸模型， 并对 的作用是产生一定的阻尼作用 ， 消耗一定的能量 ， 起 其 进行仿 真研 究 。 到一 个 双向减振 器 的作 用 。
ｌ 油 气 悬 挂 缸 原 理
油 气悬 挂缸 主要 部件 有两个 ， 一 个是 与车 身相 连
所示。
４
变化 ， 这说 明在压缩过程 中随着单 向阀的打开 ， 阻尼 作 用 非 常 小 。在 回复 过程 中 ， 随着 阻尼孔 的减 小 ， 阻 尼作 用 增 大 ， 位 移一 力 输 出特 性 曲线 的包 络 面 积 增
大， 速 度一 力输 出特性 曲线 左端 点下 拉 。
图５ 为路面激励信号恒定 ， 气腔初始压力分别为
基于Ａ ＭＥ Ｓ ｉ ｍ的油气悬挂缸仿真分析
关晋凯 郭剑锋 翟海涛
（中国航天三江集 团重型工程装备设计所 湖北武汉 ４ ３ ０ ０ ４ ０） 摘 要： 针对某矿用 自卸车前油气悬挂缸结构和工作原理 ， 基于 Ａ ＭＥ Ｓ ｉ ｍ软件建立油气悬挂缸仿真模型 ， 利用该模型
对油气悬挂缸进行仿真研究 ， 分析影 响悬挂缸输 出特性 的主要 因素 ， 分析悬挂缸 刚度特性和阻尼特性的非线性变化特
参 数
～ ｍ ～ ｍ ｎ ｍ 一 ～ ｍ
单 向球 阀 当量 直 径 单 向球 阀最 大 开 度
油气悬挂系统简介
2
（2）
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建模与设计的一般方法和步骤
数学模型的建立
★流过阻尼孔和单向阀的流量公式：
Q1 A 2 x
V20 P2 V30 P3 － （3） El dt El dt
★体积压缩公式：
V 2
V20 P2 E1
（4） （5） （6）
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油气悬挂的现状和发展趋势
国外油气悬挂技术的发展和产品的应用
★利勃海尔（LIEBHERR）公司的LTM系列全地面起
重机； ★美国特雷克斯(TEREX) ； ★意大利伯里尼的矿用自卸汽车； ★美国UET-A和UETE2万能工程履带牵引车； ★日本KATO的200t六轴汽车起重机； ★法国雪铁龙轿车等等。
PR P1 x （13） 2 sign A 2C d aR
★左蓄能器瞬时气体体积
VL VLS A2 x V2 V3 V3L （10）
★ I腔油液压缩性
Q3
2
V P 1 V 1 10 E1
★流经等效阻尼孔的流量 （11）
分类特点：
机构形式 优点 缺点
单气室
结构、油路简单，便于工 容易造成活塞和油缸 程实现 端部相撞击
双气室
独立式
迅速衰减振动，避免活塞 结构、油路复杂，制 与油缸端部相撞击 造方面必然增加困难
结构、油路简单 倾侧刚度相对小，车 辆转弯时车架的倾侧 角大 倾侧刚度相对大，稳 定性好
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连通式
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建模与设计的一般方法和步骤
数学模型的建立
油气悬挂的性能特点及研究现状
油气悬挂的性能特点及研究现状油气悬挂一般是以惰性气体（氮）作为弹性介质，以油液作为传力介质，呈现出很好的非线性特性，对重型越野车辆以及载货汽车都具有很好的匹配效果，同时储能比很大，约为330000Nm/kg（以6MPa氮气充气压力为例），重量比钢板弹簧轻50%，比扭杆弹簧轻2O%，从而使它拥有了广阔的发展前景。
1、油气悬挂性能特点及其研究的必要性油气悬挂主要由油气弹簧组成，集弹性和阻尼元件于一身，同时缸体具有一定的导向作用，所需车体布置空间较小，以其优越的非线性弹性特性和良好的减振功能，能够最大限度地满足工程车辆的平顺性要求。
从其整体结构看，目前工程车辆上应用的油气悬挂系统主要有独立式和互连式两种类型；从油气弹簧的形式看，则分为单气室油气分离式、双气室油气分离式、多级压力式和油气混合式等。
与其他悬挂系统相比，油气悬挂具有如下特点。
1）非线性变刚度特性，油气悬挂具有非线性变刚度、渐增性的特点。
当车辆在平坦路面行驶时，悬挂动行程较小，弹性介质承受瞬时压力所产生的刚度也就小，能够满足平顺性的要求；当车辆在起伏地行驶时，弹性力呈非线性变化且幅值增加，可以吸收较多的冲击能量，发挥出气体单位质量储能比大的特点，有效起到缓冲作用，避免了能量直接传递到车身以及“悬挂击穿”现象的出现，从而提高车辆的越野速度，改善其机动性。
例如安装油气悬挂与安装扭杆悬挂的M60坦克在美国阿伯丁试验场第三号越野跑道（地面不平度为90mm）上进行对比试验，前者平均时速达到了38.62km/h，而后者仅为14.48km /h。
另外，对于载荷变化较大的车辆，其必要性也很明显。
若悬置质量变化，刚度不变，则固有频率会随着载荷发生改变。
例如解放牌汽车满载时，后悬挂质量约为空车的四倍多，倘若使用线性悬挂系统，则满载与空载的车身振动频率分别为1.6HZ和3.2HZ。
固有频率的大范围变化会导致车辆行驶性能变差；而油气悬挂的非线性刚度特性能够有效克服这一缺点，将车身固有频率保持在一个相对稳定的范围，这对载重型车辆是至关重要的。
磁悬浮控制系统建模与仿真毕业设计论文
2010届毕业设计说明书磁悬浮控制系统建模及仿真系部：电气与信息工程系专业：电气自动化技术完成时间： 2010年5月目录1 绪论 (2)1.1 磁悬浮技术的发展与现状 (3)1.2 磁悬浮技术研究的意义 (3)1.3 磁悬浮的主要应用 (3)1.3.1 磁悬浮列车 (3)1.3.2 高速磁悬浮电机 (4)2 磁悬浮系统概述 (4)2.1 磁悬浮实验本体 (5)2.2 磁悬浮电控箱 (6)2.3 控制平台 (6)3 控制系统的数学描述 (7)3.1 控制系统数学模型的表示形式 (7)3.1.1 微分方程形式 (7)3.1.2 状态方程形式 (8)3.1.3 传递函数形式 (8)3.1.4 零极点增益形式 (9)3.1.5 部分分式形式 (9)3.2 控制系统建模的基本方法 (10)3.2.1 机理模型法 (10)3.2.2 统计模型法 (11)3.2.3 混合模型法 (11)3.2.4 控制系统模型选择 (12)3.3 控制系统的数学仿真实现 (12)4 MATLAB软件的介绍 (13)4.1 MATLAB简介 (13)4.2 Simulink概述 (13)4.3 Simulink用法 (14)5 磁悬浮系统基于MATLAB建模及仿真 (20)5.1 磁悬浮系统工作原理 (20)5.2 控制对象的运动方程 (21)5.3 系统的电磁力模型 (21)5.4 电磁铁中控制电压与电流的模型 (21)5.5 平衡时的边界条件 (23)5.6 系统数学模型 (23)5.7 系统物理参数 (23)5.8 Matlab下数学模型的建立 (24)5.9 开环系统仿真 (25)5.10 闭环系统仿真 (28)6 结束语 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)附A传感器实测参数 (35)1 绪论1.1 磁悬浮技术的发展与现状磁悬浮技术的发展始于上世纪，恩思霍斯发现了抗磁物体可以在磁场中自由悬浮，此现象于1939年由布鲁贝克进行了严格的理论证明。
油气悬挂毕设说明书
毕业设计说明书基于AMESim 的油气悬挂模型建立及分析 学生姓名： 学号：学 院：专 业：指导教师：2016年 6 月黎广水 1201014144 机械与动力工程学院 车辆工程 李晓杰基于AMESim的油气悬挂模型建立及分析摘要随着经济和技术的发展，基础设施技术含量越来越高，对于矿用机械和矿用车辆，改善其性能的重要技术手段就是优化悬挂控制策略和优化悬挂参数，矿用车长时间运行且在恶劣环境中作业，那么油气悬挂需要更稳定和更可靠的性能，为了降低成本，缩短开发周期，合理地设计和模拟其性能显得非常重要，因此对油气悬挂的研究有重要的意义。
了解和对比各种油气悬挂的特点，选外置气室油气分隔式悬挂作为研究对象，分析其结构、特点和原理，假设温度、气体可变系数、油液密度等为常量，建立油气悬挂数学模型，并利用AMESim软件建立相应的油气悬挂模型，进行模拟仿真，分析系统模型中对车身位移特性、加速度特性有影响的变量，变量有油缸内径、活塞杆直径、蓄能器初始压力、蓄能器初始体积、阻尼孔直径等，改变这些变量数值，仿真分析其对这些特性的影响。
通过分析不同参数对悬挂刚度、悬挂阻尼影响，总结其规律，提出优化设计悬挂参数数值的方案。
关键词：AMESim，油气悬挂，悬挂刚度，悬挂阻尼Analysis for Hydro-pneumatic Suspension based on AMESimAbstractWith the development of economy and technology, infrastructure, more and more high technology , to mine machinery and mine car, improve its important technical means is to optimize the performance of suspension control strategies and optimization of suspension parameters, mine car is running for a long time and operation in the bad environment, so the hydraulic pneumatic suspension needs more stable and reliable performance, in order to reduce costs, shorten the development cycle, a reasonable design and simulated its performance that is very important, so the study of hydraulic pneumatic suspension has an important significance.To understand and compare the characteristics of various hydraulic pneumatic suspension, choosing the outer chamber separation of hydraulic pneumatic suspension as the research object, analyses its structure, characteristics and principles, assumptions, such as temperature, the density of the oil, gas, variable coefficient are constant, the mathematical model of the hydraulic pneumatic suspension and corresponding oil and gas suspension model is established by using AMESim software, carries on the simulation and analysis system model of displacement and acceleration characteristics for the bodies of influential variables, variables have cylinder bore and piston rod diameter of initial pressure and the accumulator volume and accumulator, damping hole diameter, etc., then changing the variable values, to simulated and analyse the effects on these features.Through the analysis of different parameters on the suspension stiffness, suspension damping, summarizing its law and putting forward the optimization design of suspension parameters of numerical solution.Key words:AMESim,Hydro-pneumatic Suspension, Suspension stiffness,Suspension damping目录1 绪论 (1)1.1 研究背景和意义 (1)1.2 油气悬挂的概述 (2)1.3 油气悬挂的分类 (2)1.4 油气悬挂的特点 (4)1.5 仿真软件的概述 (5)1.6 国内外研究现状 (5)1.6.1 国外研究现状 (5)1.6.2 国内研究现状 (6)2 油气悬挂结构和原理 (7)2.1 悬挂油缸的结构和原理 (7)2.2 蓄能器的结构和原理 (8)2.3 本文研究的内容 (10)3 油气悬挂的数学模型 (11)3.1 油气悬挂的分析 (11)3.2 油气悬挂的计算 (12)3.2.1 刚性特性分析 (12)3.2.2 阻尼特性计算 (13)4 油气悬挂的仿真 (15)4.1 AMESim模型建立步骤 (15)4.2 油气悬挂子模型选择 (16)4.3 油气悬挂AMESim模型 (20)4.4 油气悬挂仿真和特性分析 (21)5 结论 (25)参考文献 (26)致谢 (28)1 绪论1.1 研究背景和意义悬挂分为被动悬挂、半主动悬挂、主动悬挂，由于研究的对象是油气悬挂，选用研究的车型是矿用车型。
TR30矿用汽车前悬挂系统数学模型及仿真分析
１ 油气 悬挂 缸 物 理 模 型
为 了研究 油气 悬 挂 缸 的工 作 性 能 ， 通过 对 其 实
体模 型进 行适 当 简 化并 建立 描 述 其 本 质 特 征 的物 理模 型是 进 行 油 气 悬 挂 缸 理 论 研 究 的 关 键 。本 文
图 １中 ：
Ｐ ， Ｖ ， Ａ —— Ａ腔气 体工 作压 强 、 工作 容 积 和
一
式中： Ｆ —— 油气悬 挂缸 输 出作用力 ， Ｎ； Ｆｆ —— 摩擦 力 ， Ｎ；
图 １ 油 气 悬 挂 缸 物 理 模 型
ｓ （ ） — —符 号 函数 ， 根 据 激 励 信 号 的 速 度方 向取值 。
・
４ ・
ｘ ｆ ＂ 用
汽
车
２ ０ １ ３年 第 ４期
Ｃ 腔
以油气悬挂缸缸筒 为研 究对象进行受 力分析 ， 则 缸筒输 出的作 用力 Ｆ（ 设 向上为其 正方 向） 可表示 为 ：
Ｆ： ＝ ＝ Ｐ１ Ａ１ 一 Ｐ３ Ａ３ 一 Ｆ ｇ ７ ２ （ １ ｚ ）
一
Ｄ腔
（ Ｐ１ ～ Ｐ３ ） Ａ３ ＋ Ｐ１ Ａ５ 一 Ｆ ｇ （ ｚ） Ｆ出 晰ｇ ＋ Ｆ ＋ Ｆ舳 （ １ ）
★ 设计 ・ 试验 ・ 研 究 ★
Ｔ Ｒ ３ ０矿 用 汽 车 前 悬 挂 系统数 学模 型 及 仿 真 分 析
韩 军 薛继奎 刘文忠 郝巧 平 郭元元 王素琴 温春梅
（ 内蒙古北方重型汽车股份有限公 司）
【 摘 要】通过 建立 ＴＲ ３ ０矿用 汽车油 气前悬 挂 系统数学 模型 ， 分析 了其 结 构参 数对 其 工作 时 的 位 移特性 和速度 特性 曲线 的影 响方 式 及情 况 ， 得 出 了结构 参 数 阻 尼孔 直 径 、 单 向球 阀钢 球 直径 和
油气耦连悬架系统的建模与仿真研究
ｗｈｅ ｌ ．Ｔｈｅ ｓ ｒ ｔ ｅ ａ ｐｒｎ ｉ ｌ ｏ ｈｅ ｓ ｓ ｅ ｗｅ ｅ ｎｔｏｄ ｅ ｉｓ ｌ ｅｓ ｔ ｕｃ ｕｒ ｎｄ ｉ ｃ ｐ ｅ ｆ ｔ ｙ ｔ ｍ ｒ ｉ ｒ ｕｃ ｄ ｆｒ ｔｙ， ａ ｄ ｔ ｎａ ｃ ｍ ｏ ｅ ｗａｓ ｎ ｈｅ ｄｙ ｍｉ ｄｌ
ＧＵｏ ｎ — ｕ 。 Ｋｏ ｇ ｈ ｉＣＨＥＮ — ａ ｇ， Ｙｕ ｈ ｎ ＺＨＵＡＮＧ Ｊ Ａ ｎ ｂ ＬＵ ｎ ＹＡＮＧ — ａ Ｙｅ ， Ｉ Ｙａ ＿ ｏ， Ｄａ ｇ， Ｙｅｈ ｉ
（ ｔｔ ｙ Ｌ ｂ ｒｔ ｒ ｆＡｕ ｏ ｂｌ Ｄｙ ａ ｃＳｍｕａｉｎ，Ｊｌ ｉ Ｓ ａｅＫｅ ａ ｏ ａｏ ｙｏ ｔｍｏ ｉ ｎ ｍｉ ｉ ｌｔｏ ｅ ｉｎ Ｕｎｖ。Ｃｈ ｎ ｃ ｕ Ｊｌ １ ０ ２ ｉ ａ ｇ ｈ ｎ。ｉ ｎ ｉ ３ ０ ２。Ｃｈｎ ） ｉａ Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｄｒ — ｎｅ ｍ ａ ｉ ｎｔ ｒ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｈｙ ｏ ｐ ｕ ｔｃ ｉ ｅ ｃ ｎｎｅ ｔ ｄ ｓ ｐ ｎｓｏ ｙ ｔ ｍ ３ ｒ ｐ ｅ ｏ ｏｖ ｒ ｏｍ ｅ ｔ ｅ ｅ ｉ ｃ ｅ ｕｓ ｅ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ Ｗ Ｓ ｐ ｏ ｏｓ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈｅ ｄ ｔ ｒｏ— ｒ ｔｏ ｆ ｈｅ ｕ ｏ ｏｔｖｅ ｉ ａ ｄ ｉ ｎ ｐｅ ｆ ｒ ａ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｔ ａ ｔ ｍ ｉ ｒｄｅ ｎｄ ｒｖｉ ｇ ｒ ｏ ｍ ｎｃ ｄｕ ｔ ｔ ｅ ｎｅ ｎ ｏ ｄ ｉ ｔｉ ｕｔｏｎ ｍ ｏ ｔ ｅ ｅ ｏ ｈ ｕ ｖｅ ｌ ａ ｄ ｓ ｒ ｂ ｉ ａ ｎｇ ｈ
Ｋｅ ｒ ｓ：ａ ｏ ｏｂ ｌ ｕｓ ｎｓｏｎ；ｈｙ ｏ ｐｎ ｕ ａ ｉ ｐ ｉ ｇ；ｉ ｅ ｃ ｎｎｅ ｔ ｄ ｓ ｐｅ ｉ ｎ；ｒｄｅ ｙ ｗｏ ｄ ｕｔ ｍ ｉｅ ｓ ｐｅ ｉ ｄｒ — ｅ ｍ ｔｃ ｓ ｒ ｎ ｎｔ ｒ ｏ ｃ ｅ ｕｓ ｎｓｏ ｉ
连通式油气悬挂系统阻尼特性分析
油 气悬 挂具 有 非线性 的刚度 和 阻尼特 性 ， 相 比传 统 的钢 板 弹 簧 ， 的单位 储 能 比大 ， 过 对 悬挂 油 且 它 通 缸的充放油 ， 可以显现车身高度的调节 ； 且通过将车身左右两侧 的悬挂油缸用管路连通 ， 可以提高车身 的 抗侧 倾 稳定 性 ． 因此 已经 广泛 应用 于军 用车 辆 、 工程 机 械 （ 如全 路 面底 盘起 重 机 、 掘机 、 挖 铲运 车 等 ）矿 用 、 自卸 车 和赛 车［ ． 对 于油 气悬 挂 的阻尼 特性 ， 在 主要研 究 的是油 气缸 内的阻尼 孔 和单 向阀 ， 本文 在此 基础上 研究 了 现 而 连接 蓄 能器 与悬 挂缸 的液 压软 管 的阻尼 特性 ， 究结 果 表 明 ， 压 软管 的阻 尼特 性 不可 忽 略 ， 研 液 在进 行 阻 尼 特性 设计 时 ， 要充 分考 虑 这二 者 的关 系 ， 到合理 匹配 ． 做
第１ ０卷第 １期 ２１ ０ ２年 ３月
中
国
工
程
机
械
学
报
ＣＨＩ Ｓ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦＣＯＮＳ ＮＥ ＥＪ ＴＲＵＣ ０Ｎ Ｔ１ ＭＡＣＨＩ ＲＹ ＮＥ
Ｖ０１１ ． ． Ｏ Ｎｏ １ Ｍ ａ ．２ １ ｒ ０２
连 通 式 油 气 悬 挂 系统 阻尼 特 性 分 析
苗 明 ， 方 新 王 欣 蔚 ， ，尚
＝ 一
譬
（ ８ ）
第３ 期
苗
明， ： 等 连通式油气悬挂系统阻尼特性分析
对 于气体 多 变指数 的取 值 ， 快 速 加 载 时 ， 气 体 状 态 变 化 的热 力 学 过 程看 成 是 一 个 绝 热 过 程 ， 在 把 取 ：１４ 在 缓慢加 载 时 ， 气体 状态 变 化 的热 力 学过程 看 成 是一 个 等 温过 程 ， ．； 把 取 ＝１文 献 ［ —６ 的研 究 ． ５ ］ 结 果 表 明 ， ２ ５Ｌ ３ ５ＭＰ 对 ． ，． ａ的蓄 能器 ， 激振 频 率在 １Ｈ ｚ以下 时多变 指数 取 １激 振频 率 在 １ ｚ时多 ， ～３Ｈ 变指 数取 １４激 振频 率 在 ３Ｈｚ以上 时 多变指 数取 １７ 而 根据 车 辆 动力 学 和 人机 工 程 学 的研 究 ， ．， ．． 人体 所 习惯 的垂 直振 动 频 率是 人 步行 时 身体 上 下 运动 的频率 ， 约为 １ ． ｚ为满 足 人体 的这种 习惯 ， ～１ ６Ｈ ， 车身 自
基于ADAMS的全地面起重机油气悬架动力学优化设计
（）悬架 缸压 缩过 程 ：油液从 蓄能 器 ４分 两路 １ 进 入 油缸 ，一 路 为节 流 孔 ，另 一 路 为 单 向 阀 。将 单 向阀的开 启压力 设置 为 ０ ，则油 缸 压缩 时从 蓄能 器 ４进 入油 缸 的油液基 本就 只经过 单 向阀 。
计 变量 的对象 ，而 不 用考 虑 内部 之 间 的关 联 变 动 ， 达 到对模 型优化 的 目的 。
１ 单桥 油气 悬 架建 模
１ １ 机械 系统建模 ．
１ 车架 ．
５ ．轮胎
２ 活塞杆 ．
６ 簧 ．弹
３ ．缸筒
４ 车桥 ．Leabharlann ７ 入 激 励试 验 台 ．输
油 气悬架 实 际 上 是 比较 复 杂 的 机 械 结 构 和 液 压 系统 的组 合 体 ，建 模 如 果 考 虑 得 过 于 细致 ，势
设 计变 量 ，可 以 方 便 地 修 改 模 型 中 已 被 设 置 为 设
避免仿真失败 。
图 １ 按 ５０ 全 地 面起 重 机油 气 悬 架 实 际尺 是 ０ｔ
寸建立的单桥悬挂模型 ，主要尺寸参数见表 １ 。由 于仿真过程不涉 及转 向，因此 模型的约束 条件可 简化 如下 ：
必 造成 在 ＡＤＡ ＭＳ中添 加 大 量 约 束 ，使 整 个 系 统
图 １ 单 桥 双 缸 模 型
（）缸筒 与下铰 点用 旋转 副铰接 ； １ （）活塞杆 与车 架用 旋转 副铰接 ； ２
［ 收稿 日期］２ ０ —１ —２ ０６ １ ９ ［ 通讯地址］王欣 ，辽宁省大连市大连理工大学
维普资讯
设计计算
ＯＮ ＤＥ Ｉ Ｓ ＧＮ ＆ ｃＪ ＣＵＬＡＴＩ ＡＬ
油气防后倾缸数学模型和仿真
第7卷第4期2009年12月中 国 工 程 机 械 学 报CH I N ESE JOU RNAL O F CONS TRUCT ION MAC HIN ERY Vol.7No.4 Dec.2009作者简介王 欣(),女,副教授,工学博士2x @63油气防后倾缸数学模型和仿真王 欣,宋院归,高顺德(大连理工大学机械工程学院,辽宁大连 116024)摘要:以履带起重机塔式副臂的油气防后倾缸为例,详细分析油气防后倾缸的原理,根据其工作过程,建立油气防后倾缸输出力的数学模型,通过软件仿真得出其压缩过程中的动态特性曲线,分析不同参数对其输出力的影响,并通过比较,得到对其输出力影响最大的参数.关键词:油气防后倾缸;数学模型;软件仿真;动态特性曲线;输出力中图分类号:TH 213.7 文献标识码:A 文章编号:1672-5581(2009)04-0441-04Mat hem a ti cal m odeli n g a n d si m ul at i on o n h yd r o 2p neu m ati cbac k 2st op p i n g cyli nde rWAN G Xi n ,SON G Yu a n 2gu i ,GAO S h u n 2d e(School of Mechanical Engi neeri ng ,Dalian Universit y of Technol ogy ,Dal ian 116024,Chi na)A b s t r act :Pert aini ng t o a case s t udy on th e fly jib of crawle r cran es ,t he p ri ncipl es of h ydro 2hyd rauli c back 2s toppi ng cylin der are analyzed.Bas ed on t he w orki ng p rocess ,a math ematic model is est ablis hed in te rms of ou tp ut f orces.Th rough t he softw are s imulati on ,a dy namic p rop ert y curve is obt ai ned.By analyzi ng and comparin g the p aramet ri c imp act s upo n ou tp ut fo rces ,t he mos t cri tical p aramete r is ident ified.Ke y w o rds :hyd ro 2p n eumatic back 2st op pi ng cyli nde r ;mat he mat ic model ;softw are s imulati on ;d ynamic p rop ert y cu rve ;outp u t fo rce 履带起重机在突然卸载情况下,由于变幅系统和臂架的弹性作用,极易发生后倾事故.为此在总体设计时,要为整机设置防后倾装置,在突然卸载等特殊工况下,起着防止臂架向后倾倒、减少臂架振动的作用[1].由于防后倾装置在臂架达到最大仰角之前,已经接触到了臂架,对臂架一直存在作用力,因此导致了臂架在正常工作范围中,产生了一定的负力矩作用.如何使得防后倾装置在臂架突然卸载的情况下能可靠地保护臂架,而在臂架正常工作范围中能减少对臂架的负力矩作用[2],一直是行业内研究的热点话题.塔式副臂防后倾装置是一种特殊结构的液压缸———油气防后倾缸,在液压缸内部充了一定体积的气体,通过气体的膨胀作用,实现液压缸的伸缩,从而输出作用力,对臂架进行保护.本文以油气防后倾缸为例,考虑刚度非线性,建立其数学模型,得出输出特性的动态曲线,分析影响油气防后倾缸输出力的主要因素,为油气防后倾缸的设计提供参考.1 油气防后倾缸的结构形式和工作原理塔式副臂油气防后倾缸的结构形式[3]如图1所示,主要由缸筒、活塞组件、浮动活塞、活塞杆组成,其中,活塞组件在缸筒内部移动,浮动活塞在活塞杆内部移动.伸张腔B 的液压油和气腔C 中的氮气被浮动活塞分开,伸张腔B 的液压油和压缩腔A 的液压油通过活塞组件上的阻尼孔来回交换.油气防后倾缸的工:1972-.E mail :wan g 中 国 工 程 机 械 学 报第7卷 图1 油气防后倾缸的物理模型Fig.1 Physical model of the hydr o 2p ne uma ticbac k 2stop c yli nde r作过程为:在初始状态下,由于气体的作用,整个装置处于全伸的状态,当臂架向后变幅,压缩活塞杆的时候,压缩腔A 的液压油被迫通过活塞组件上的阻尼孔流入伸张腔B ,压缩气体,从而输出作用力对臂架进行保护;当臂架向前变幅的时候,由于气体体积的膨胀作用,伸张腔B 的液压油通过阻尼孔回到压缩腔A 中,由于气体的压力,对臂架有负力矩的作用.2 数学模型的建立本文讨论油气防后倾缸被压缩的过程中,其结构参数和工作参数对活塞杆输出力的影响.设油气防后倾缸压缩行程x 为正,如图1所示.由于塔式副臂变幅的速度很慢,对油气防后倾缸建立数学模型时,根据其实际工作条件,排除主要因素的影响,做出如下假设:(1)油液的质量和活塞的质量忽略不计;(2)假设油液不可压缩;(3)忽略摩擦力的影响;(4)忽略温度对气体和油液的影响.以活塞杆为研究对象,进行受力分析,得F =p A A (1)式中:F 为活塞杆的输出力;p A 为压缩腔A 的压力;A 为活塞杆的作用面积.根据细长小孔[4]的节流小孔理论,流经阻尼孔的流量可表示为Δp =128μl q πd 4, q =Δp πd 4128μl(2)式中:Δp 为阻尼孔前后的压差;μ为流量系数;l 为阻尼孔的长度;q 为通过阻尼孔的流量;d 为阻尼孔的直径.Δp =p A -p B =p A -p C(3)式中:p B 为B 腔液压油的实际压力;p C 为C 腔气体的实际压力.在等温条件下,根据流体流动的连续性方程,活塞杆在被压缩的过程中,压缩腔A 中被活塞杆的体积所占的油液,全部通过阻尼孔进入伸张腔B 中,则通过阻尼孔的流量[5]为q =v A (4)式中:v 为活塞杆的运动速度.气腔C 中所充的气体为氮气,它的性质和理想气体相近,其状态变化过程可以用一个多变方程式[6]来描述:p C V r C =p C0V r C 0(5)式中:p C 为气体的实际压力;V C 为气体的实际体积;r 为气体多变指数;p C 0为气体的初始压力;V C0为气体的初始体积.在工作过程,气体的实际体积为V C =A x (6)式中:x 为活塞杆的运动位移.由于塔式副臂变幅的速度很慢,因此在塔臂正常工作的过程中,整个热力学交换的过程看成是一个等温过程,根据文献[4],取气体多变指数r 的值为1.联立方程(1)～(6),得出油气防后倾缸活塞杆的输出力为F =μπ+V (V x )()244128l vA d 4p C0r C0C0-A r A 7 第4期王 欣,等:油气防后倾缸数学模型和仿真 3 仿真研究与曲线分析某型号450t 履带起重机[3]的塔式副臂油气防后倾缸的参数为活塞杆直径D =120mm ;液压缸总行程l =160mm ;阻尼孔直径d =3m m ;初始充气压力p C 0=8.9MPa ,讨论其结构参数和工作参数对活塞杆输出力的影响.采用MA TL AB 软件编制仿真程序,对影响活塞杆输出力的参数进行讨论.改变油气防后倾缸的初始充气压力,其输出特性如图2所示,分析图中曲线,可以得出,随着初始充气压力的增大,活塞杆输出力也相应增大,并且增大的幅度与充气压力增大的幅度保持一致.对于不同充气压力,油气防后倾缸的刚度特性基本一致.改变油气防后倾缸的阻尼孔直径,其输出特性如图3所示,分析图中曲线,可以得出,阻尼孔直径对活塞杆输出力的影响较大,以阻尼孔直径d =3mm 时活塞杆输出力为参考值,当阻尼孔直径改为1m m 时,活塞杆的输出力增大了近1倍,而当阻尼孔直径改为5mm 时,活塞杆的输出力变化不大.说明对于塔式副臂的变幅速度,需要和阻尼孔直径进行合理的匹配,选择合适的阻尼孔直径.改变油气防后倾缸的活塞杆直径,其输出特性如图4所示,分析图中曲线,可以得出,随着活塞杆行程的增大,活塞杆输出力的变化量也越来越大,比较符合塔式副臂的工作工况,当塔式副臂的工作幅度较大的时候,塔式副臂的重心比较靠前,活塞杆的输出力较小,当塔式副臂的工作幅度较小的时候,塔式副臂的重心比较靠后,活塞杆的输出力较小,能更好地保护臂架.表明活塞杆直径的大小直接影响油气防后倾缸刚度的大小.图2 不同充气压力时活塞杆的输出特性Fig.2 O utput c ha ra cte rist ic of t he r od ondif f er e nt cha r gi ng pr essure 图3 不同阻尼孔直径时活塞杆的输出特性Fig.3 O utput cha r act er is tic of t he r od on diff e re nt da mper di ameter图 不同活塞杆直径时活塞杆的输出特性F O f f f 3444i g.4u tp u t c h a ra cte rist ic o t he r od o n di e r en t ro d di ame ter 中 国 工 程 机 械 学 报第7卷 4 结论通过以上研究分析,可以得出以下结论:(1)活塞杆直径决定了油气防后倾缸的非线性特性,在设计时,需根据履带起重机的结构设计出合理的活塞杆参数.(2)阻尼孔直径对活塞输出力的影响很明显,需和塔式副臂的变幅速度进行合理匹配,如果阻尼孔匹配不合理,会产生较大的作用力,对油气防后倾缸产生较大的冲击.参考文献:[1] 屈福政,刘海涛.履带起重机臂架后倾动力学仿真[J ].起重运输机械,2005(12):40-42.QU Fuzheng ,L IU Hait ao.Dynam i cs s i mulati on of t he back 2tip ping of boo m of crawler crane [J ].Hoist i ng and C on veying Machi nery ,2005(12):40-42.[2] 王剑华.柔性拉索单臂架起重机臂架防后倾分析[J ].工业安全与环保,2003,29(4):22-23.WANG J ianhua.Anal yses o n back 2i nclinatio n prevent ion of wi re 2hauli ng si ngl e ji b t ype cranes [J ].Indust rial Saf t y and Envi ro nmental Protect ion ,2003,29(4):22-23.[3] TER EX.Demag C C 2500brochure[R ].Io wa C i t y :T EREX ,2005.[4] 章宏甲,黄谊,王积伟.液压与气动传动[M].北京:机械工业出版社,2001.Z HA NG Hongjia ,HUAN G Yi ,WAN GJ i wei.Hydraulic and pneumatic t rans m i ssion [M].Bei jing :Chi na Mechine Press ,2001.[5] 赵登峰,王国强,许纯新,等.油气悬挂缸数学模型和仿真分析[J ].建筑机械,2003(4):28-30.Z HAO Dengfeng ,WANG Guo qiang ,XU Chunxi n ,et al.Mat hemat ic m o del and emulatio n analy s i s of 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pi ng C Proce e di ng o t he l 997i nt er i m ula tio n Con e re nce.A tl a nt a A :s.n.1997:941-947.。
悬吊式起重机动力学仿真
悬吊式起重机动力学仿真1.悬吊式起重机动力学方程图1 悬吊式起重机结构简图小车水平方向受力方程 ())1(sin 22θl x dtd m x c F x m p t ---= 吊绳垂直方向受力方程 ())2(cos 22θl dt d m g m P p p =-小车的力矩平衡方程 )3(sin cos )sin (22θθθθ I Pl l x dtd l m p =-- 式中，mt 、mp 、I 、c 、l 、F 、x 、θ 分别为起重机的小车质量、吊重、吊重惯量、等价粘性摩擦系数、钢丝绳长（不计绳重），小车驱动力、小车位移以及钢丝绳的摆角。
由（2）、（3）式去掉P ，则有：())74.9(sin 22----=θl x dt d m x c F x m p t())84.9(cos sin 2-=++θθθx l m gl m l m I p p p2.悬吊式起重机动力学Simulink 建模为便于建模，将起重机动力学方程改写为：()p t p m m l m x c F x +-+-=θθθθsin cos 2 ()2sin cos l m I g x l m p p +-=θθθ 由以上二式可建立起重机Simulink 模型，如图2所示：图2 起重机Simulink 模型图中：lmp=mpl p t m m +=11k 22k l m I l m p p += 3．建立子系统建立子系统后，系统的仿真模型为：其中子系统示意图为：Subsystem 示意图Subsystem1示意图4. 悬吊式起重机动力学Simulink 仿真在运行仿真模型前，须先计算出k1、k2和lmp 。
设mt =50kg ，mp =270kg ，l =4m ，c =20N/m ⋅s ，在MATLAB 指令窗输入以下指令：l=4;c=20;mp=270;mt=50;I=mp*l^2; %计算吊重转动惯量lmp=l*mp;k1=1/(mt+mp);k2=mp*l/(I+mp*l^2);设置仿真时间为200s ，启动Simulink 仿真，则由小车位移示波器和吊重摆角示波器，可观察到系统在初始状态x(0)=0, 0)0(=x,θ(0)=0.01rad/s, 0)0(=θ 作用下x 、θ 的变化过程曲线如图3，图4所示。
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全路面起重机油气悬挂系统数学模型及仿真分析
作者：王智明， 刘凌， 郭云， 赵宏宇， WANG Zhiming， LIU Ling， GUO Yu， ZHAO Hongyu
作者单位：王智明,郭云,赵宏宇,WANG Zhiming,GUO Yu,ZHAO Hongyu(中海油服技术中心,北京,101149)， 刘凌,LIU Ling(山东省机械设计研究院,济南,250031)
刊名：
现代制造技术与装备
英文刊名：MODERN MANUFACTURING TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
年，卷(期)：2010，""(2)
被引用次数：0次
1.魏龙热工与流体力学基础 2006
2.吴涛.过学迅重型越野车辆油气悬挂的设计 2000(1)
3.马国清.王树新.檀润华油气悬挂系统特性研究 2002
4.李俊玲全地面起重机油气悬挂系统仿真研究 2004
1.期刊论文赵登峰.许纯新.王国强.周德成.ZHAO Deng-feng.XU Chun-xin.WANG Guo-qiang.ZHOU De-cheng自卸车油气悬挂试验和虚拟样机仿真-中国工程机械学报2004,2(1)
油气悬挂是集减振器和弹性元件于一体的新型悬挂系统.对某型自卸车的前油气悬挂缸进行了试验研究,根据其内部构造和工作原理,借助虚拟样机技术建立了其虚拟样机模型,并利用该模型对其动态特性进行了仿真分析.仿真结果和试验结果的一致性,证明了虚拟样机模型的正确性和有效性.
2.会议论文赵登峰.许纯新.王国强自卸车油气悬挂试验和虚拟样机仿真2003
油气悬挂是集减振器和弹性元件于一体的新型悬挂系统。
本文对某型自卸车的前油气悬挂缸进行了试验研究,根据其内部构造和工作原理,借助虚拟样机技术建立了其虚拟样机模型,并利用该模型对其动态特性进行了仿真分析,仿真结果和试验结果的一致性,证明了虚拟样机模型的正确性和有效性。
3.期刊论文刘凌.王智明.杨谦.LIU Ling.WANG Zhiming.YANG Qian全路面起重机悬挂系统蓄能器动态特性分析-现代制造技术与装备2009,""(2)
蓄能器是油气悬挂装置的重要组成部分,通过对蓄能器的研究可使起重机悬挂系统获得最佳性能.介绍了油气悬挂系统的结构原理,解释了蓄能器的结构、性能以及工作原理,建立了蓄能器工作过程数学模型,并以该模型为基础进行了特性分析,结果表明激振器位移和速度与蓄能器气体压力密切相关,初始充气压力和体积是影响蓄能器刚度和阻尼的主要因素.
4.期刊论文吴宏涛.张明.WU Hong-tao.ZHANG Ming油气弹簧热平衡仿真及试验研究-车辆与动力技术2007,""(3) 分析了油气悬挂缸的工作原理,应用实际气体状态方程、阻尼孔流量系数方程和热力学相关理论建立了油气弹簧的非线性数学模型,分析了油气弹簧的结构参数和状态参数对其热平衡的影响;进行了油气弹簧动态热平衡试验,研究了激励振幅、激励频率和温度变化等对油气弹簧动态特性的影响规律,并验证了油气弹簧数学模型的正确性.
5.学位论文赵登峰自卸汽车油气悬挂系统动态特性仿真与试验研究2003
该文结合课题"矿用自卸汽车零部件CAE技术研究",以3303B型自卸汽车油气悬挂系统为研究对象,基于实际气体状态方程、孔口出流理论和热力学第一定律建立了筒式单气室油气悬挂缸的非线性数学模型;分析了主要结构参数和工作参数对油气悬挂缸动态特性的影响规律;提出了油气悬挂缸的试验和评价方法,进行了油气悬挂缸的特性试验,将试验结果与仿真结果进行对比,验证了油气悬挂缸数学模型的正确;提出了基于试验数据的油气悬挂缸神经网络建模方法,设计并训练了油气悬挂缸的神经网络模型;建立了油气悬挂车辆1/4车模型,并对其固有频率特性及在随机路面激励和脉冲激励下的动态响应进行了计算,研究了油气悬挂车辆的车速特性;以提高车辆平顺性为目标,对油气悬挂缸的主要结构和工作参数进行了优化设计.该文的研究工作为自卸汽车油气悬挂系统的设计提供了理论依据.
本文链接：/Periodical_xdzzjsyzb201002005.aspx
授权使用：常熟理工学院(wfcslg)，授权号：7e5a5366-41dc-4b74-9d4a-9e6300a92ab8
下载时间：2011年1月6日。