空气弹簧准零刚度隔振器的特性分析及应用研究

目录

摘要 ......................................................................................................... VIII ABSTRACT ......................................................................................................... X I 第1章绪论. (1)

1.1研究背景 (1)

1.2国内外研究现状 (2)

1.2.1隔振技术的研究概况 (2)

1.2.2准零刚度隔振器的研究现状 (4)

1.2.3空气弹簧的研究应用现状 (6)

1.2.4隔振技术在车载担架隔振领域的研究应用现状 (8)

1.3研究目的和意义 (10)

1.3.1研究目的 (10)

1.3.2研究意义 (10)

1.4主要研究内容 (10)

第2章空气弹簧准零刚度隔振器的设计及静力学特性研究 (13)

2.1引言 (13)

2.2空气弹簧的静力学特性研究 (13)

2.2.1空气弹簧的结构与工作原理 (13)

2.2.2空气弹簧隔振元件的静力学特性理论分析 (14)

2.2.3空气弹簧的静力学试验 (16)

2.3空气弹簧准零刚度隔振器的静力学特性理论分析 (19)

2.3.1空气弹簧准零刚度隔振器的设计及静力学特性理论分析 (19)

2.3.2不同参数对空气弹簧准零刚度隔振器静力学特性的影响 (23)

2.4本章小结 (27)

第3章空气弹簧准零刚度隔振器的动力学特性研究 (29)

3.1引言 (29)

3.2回复力近似 (29)

3.3动力学建模与求解 (31)

3.3.1建立运动微分方程 (31)

3.3.2谐波平衡法 (32)

3.3.3动力学求解 (33)

3.4隔振性能研究 (36)

3.4.1激励幅值对系统隔振性能的影响 (36)

3.4.2阻尼比对系统隔振性能的影响 (38)

3.4.3系统结构参数对系统隔振性能的影响 (40)

3.5本章小结 (40)

第4章空气弹簧准零刚度隔振器的试制与试验研究 (42)

4.1引言 (42)

4.2空气弹簧准零刚度隔振器原理样机的设计试制 (42)

4.3空气弹簧准零刚度隔振器静力试验研究 (43)

4.3.1试验目的 (43)

4.3.2静力试验步骤 (43)

4.3.3静力试验数据分析 (44)

4.4空气弹簧准零刚度隔振器动态振动试验研究 (48)

4.4.1动态振动试验的原理及平台构建 (48)

4.4.2振动试验步骤 (50)

4.4.3试验结果分析 (51)

4.5空气弹簧准零刚度隔振器冲击试验研究 (56)

4.5.1试验目的 (56)

4.5.2试验过程 (56)

4.5.3试验结果分析 (56)

4.6本章小结 (62)

第5章空气弹簧准零刚度隔振器在急救车上的应用研究 (64)

5.1引言 (64)

5.2空气弹簧准零刚度隔振器在某型越野急救车上的应用 (64)

5.3道路行驶试验 (65)

5.3.1试验目的 (65)

5.3.2试验原理 (65)

5.3.3试验方法 (67)

5.3.4试验结果分析 (68)

5.4伤病员振动舒适性分析评价 (82)

5.4.1卧姿伤病员乘卧舒适性分析评价 (82)

5.4.2坐姿伤病员乘坐舒适性分析评价 (85)

5.5本章小结 (90)

第6章总结与展望 (93)

6.1全文工作总结 (93)

6.2本文的创新点 (95)

6.3工作展望 (96)

参考文献 (97)

附录主要符号说明 (104)

在学期间取得的成果及发表的代表性论著 (106)

作者简历 (107)

致谢 (108)

图目录

图1-1 课题研究背景图 (2)

图1-2 准零刚度隔振器的隔振原理 (4)

图2-1 空气弹簧的外形图 (14)

图2-2 空气弹簧示意图 (14)

图2-3 单个空气弹簧隔振元件静力试验平台 (17)

图2-4 不同初始气压条件下单个空气弹簧隔振元件力-位移特性曲线图 (17)

图2-5 不同初始气压条件下单个空气弹簧试验数据拟合曲线图 (19)

图2-6 空气弹簧准零刚度隔振系统示意图 (20)

图2-7 空气弹簧准零刚度隔振系统初始平衡位置示意图 (20)

图2-8 空气弹簧准零刚度隔振系统隔振平台下移x时的示意图 (21)

图2-9 气压一定时不同结构参数条件下准零刚度隔振器的力学特性曲线 (24)

图2-10 竖直初始气压0.2Mpa不同水平初始气压条件下的准零刚度隔振器力学特性曲线 (25)

图2-11 竖直初始气压0.25Mpa不同水平初始气压条件下的准零刚度隔振器力学特性曲线 (26)

图2-12 竖直初始气压0.3Mpa不同水平初始气压条件下的准零刚度隔振器力学特性曲线 (26)

图3-1 单自由度空气弹簧准零刚度隔振系统示意图 (29)

图3-2 空气弹簧准零刚度隔振器回复力曲线 (31)

图3-3激励幅值对系统隔振性能的影响 (37)

图3-4 阻尼比对系统隔振性能的影响 (39)

图3-5 系统结构参数对系统隔振性能的影响 (40)

图4-1 空气弹簧准零刚度隔振器原理样机 (43)

图4-2 空气弹簧准零刚度隔振器静力试验平台 (44)

图4-3 空气弹簧准零刚度隔振器与单个空气弹簧静力试验数据与拟合曲线比较图 (46)

图4-4 空气弹簧准零刚度隔振器与单个空气弹簧试验数据拟合近似刚度曲线比较图 (47)

图4-5不同水平空气弹簧初始气压时准零刚度隔振器试验数据拟合近似刚度曲线 (48)

图4-6 振动试验平台 (49)

图4-7 振动试验平台原理框图 (50)

图4-8 不同激励幅值条件下振动台的加速度值 (52)

图4-9 不同激励幅值情况下空气弹簧准零刚度隔振器的传递率曲线 (54)

图4-10 不同激励幅值条件下的空气弹簧准零刚度隔振系统传递率曲线 (54)

图4-11 准零刚度隔振系统与单个空气弹簧隔振系统的传递率曲线 (55)

图4-12 不同水平空气弹簧初始气压下的准零刚度隔振器传递率曲线 (56)

图4-13 半正弦波冲击激励条件下准零刚度隔振系统的加速度时域响应 (58)

图4-14 后峰锯齿波冲击激励条件下的准零刚度隔振系统加速度时域响应 (60)

图4-15 10g冲击信号下准零刚度隔振系统和单个空气弹簧隔振系统的加速度时域响应 . 61图5-1 某型越野型急救车外形图 (64)

图5-2 空气弹簧准零刚度隔振器布置图 (65)

图5-3 车载担架支架隔振系统道路试验原理框图 (65)

图5-4 卧姿道路试验测点布置图 (66)

图5-5 坐姿道路试验测点布置图 (66)

图5-6 道路试验车辆行驶现场图 (67)

图5-7 道路试验车内现场测试图 (67)

图5-8 沥青路面不同车速的卧姿试验各测点振动加速度时域信号及自谱分析图 (71)

图5-9 乡村土路不同车速的卧姿试验各测点振动加速度时域信号及自谱分析图 (72)

图5-10 沥青路面不同车速的坐姿试验各测点振动加速度时域信号及自谱分析图 (77)

图5-11 乡村土路不同车速的坐姿试验各测点振动加速度时域信号及自谱分析图 (79)

表目录

表2-1 两种结构形式空气弹簧的性能比较 (14)

表2-2 Instron-5865型拉压试验机的主要参数及技术指标 (16)

表2-3 单个空气弹簧隔振元件拟合参数值 (19)

表2-4 空气弹簧气压一定时的结构参数变化取值 (23)

表2-5 结构参数一定空气弹簧气压变化的参数取值 (27)

表3-1 激励幅值对系统隔振性能影响研究的参数取值 (38)

表3-2 阻尼比对系统隔振性能影响研究的参数取值 (39)

表3-3 系统结构参数对系统隔振性能影响研究的参数取值 (40)

表4-1 空气弹簧准零刚度隔振器静力试验的初始气压取值 (44)

表4-2 空气弹簧准零刚度隔振器拟合参数值 (45)

表4-3 DC-10000-100电动振动试验台的主要参数及技术指标 (49)

表4-4 空气弹簧准零刚度隔振系统的参数 (51)

表4-5 不同激励幅值条件下系统的共振频率、最大传递率峰值和隔振起始频率 (54)

表4-6 不同冲击激励条件下准零刚度隔振系统的最大加速度峰值和冲击衰减率 (60)

表4-7 不同冲击激励条件下准零刚度隔振系统和单个空气弹簧隔振系统冲击衰减率 (61)

表5-1 沥青路面不同车速时卧姿头部对应位置准零刚度隔振器传递率和隔振效率 (73)

表5-2 沥青路面不同车速时卧姿臀部对应位置准零刚度隔振器传递率和隔振效率 (73)

表5-3 乡村土路不同车速时卧姿头部对应位置准零刚度隔振器传递率和隔振效率 (74)

表5-4 乡村土路不同车速时卧姿臀部对应位置准零刚度隔振器传递率和隔振效率 (74)

表5-5 沥青路面不同车速时前方坐姿伤病员臀部对应位置测点传递率和隔振效率 (80)

表5-6 沥青路面不同车速时中间坐姿伤病员臀部对应位置测点传递率和隔振效率 (80)

表5-7沥青路面不同车速时后方坐姿伤病员臀部对应位置测点传递率和隔振效率 (80)

表5-8 乡村土路不同车速时前方坐姿伤病员臀部对应位置测点传递率和隔振效率 (81)

表5-9 乡村土路不同车速时中间坐姿伤病员臀部对应位置测点传递率和隔振效率 (81)

表5-10 乡村土路不同车速时后方坐姿伤病员臀部对应位置测点传递率和隔振效率 (81)

表5-11 卧姿人体头、臀垂向振动加速度的部位和频率计权系数 (83)

表5-12 卧姿人体振动舒适性评价指标分级区间表 (84)

表5-13 沥青路面不同车速时卧姿人体臀-头部频率计权加速度值及分级评价结果 (85)

表5-14 乡村土路不同车速时卧姿人体臀-头部频率计权加速度值及分级评价结果 (85)

表5-15 坐姿人体坐椅垫上方三个轴向的振动加速度频率计权系数 (86)

表5-16 坐姿人体振动舒适性评价对照表 (87)

表5-17 沥青路面不同车速时前部坐姿伤员总加权加速度均方根值及分级评价结果 (88)

表5-18 沥青路面不同车速时中间坐姿伤员总加权加速度均方根值及分级评价结果 (88)

表5-19 沥青路面不同车速时后部坐姿伤员总加权加速度均方根值及分级评价结果 (88)

表5-20 乡村土路不同车速时前部坐姿伤员总加权加速度均方根值及分级评价结果 (89)

表5-21 乡村土路不同车速时中间坐姿伤员总加权加速度均方根值及分级评价结果 (89)

表5-22 乡村土路不同车速时后部坐姿伤员总加权加速度均方根值及分级评价结果 (90)