【正文】 簧作用；在后一種情形下，因單向閥關閉，活塞及活塞桿組件相對缸筒運動時受到的阻尼力較大，這相當于傳統(tǒng)懸架中的減振器作用。當活塞及活塞桿相對缸筒收縮時，A腔的油液會受到壓縮而進入右蓄能器，C 腔的油液因B 腔容積增大而受到左蓄能器氣體壓縮進而通過阻尼孔和單向閥進入B 腔；相反地當活塞及活塞桿相對缸筒伸張時，B 腔的油液因受到壓縮而通過阻尼孔進入左蓄能器，右蓄能器的油液因A 腔容積增大而受到右蓄能器氣體壓縮進而進入A腔。 雙氣室懸架液壓缸的結構第二章 文獻綜述 國內(nèi)外對于油氣懸架的研究現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外學者在對油氣懸架系統(tǒng)進行開發(fā)的過程中，對其結構型式及性能進行了大量的理論分析和試驗研究，取得了很多成果。當前對油氣懸架的研究主要集中在2個方面：(1)建立新型合理的油氣懸架的數(shù)學模型。目前建立數(shù)學模型的方式可以分為參數(shù)化和非參數(shù)化。上世紀90年代開始，Kwangjin Lee和Concordia大學的研究人員先后建立了單筒單氣室油氣懸架缸的參數(shù)化計算模型和油氣懸架缸的非線性模型，采用基于能量的頻率相關等效線性化技術，建立了油氣懸架缸的等效線性參數(shù)化模型，利用參數(shù)化分析技術確定了影響油氣懸架系統(tǒng)性能的主要因素，并通過參數(shù)的優(yōu)化設計來改進系統(tǒng)的性能。（2)新型結構形式的油氣懸架的開發(fā)和主動控制策略的研究。利用油氣懸架的阻尼相對剛度易調的優(yōu)勢，調節(jié)阻尼實現(xiàn)懸架的半主動控制和主動控制。主動懸架則需要另加動力元件如液壓油泵等，油液通過伺服閥再進入液壓缸，實時控制懸架輸出力。但是基于這些控制策略而設計的主動懸架，普遍成本高、可靠性差，目前僅用于高檔轎車、賽車及重要的載重車輛上。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究人員從20世紀80年代開始對油氣懸架進行關注。20世紀90年代我國一些企業(yè)引進了具有油氣懸架系統(tǒng)的工程車輛，此后形成了油氣懸架技術研究的高潮，國內(nèi)一些高校亦開始研究油氣懸架技術。國內(nèi)基于油氣懸架的研究主要集中在以下幾個方面：(1) 油氣懸架的剛度及阻尼特性的仿真研究。主要的軟件工具是MATLAB中的SIMULINK模塊，如設計平衡懸架來達到整車剛度可變，實現(xiàn)改善車身傾側性能。(2)特定車型(多為引進)的油氣懸架系統(tǒng)的仿真及特性分析。國內(nèi)部分高校也開始采用ADAMS軟件建立參數(shù)化油氣懸架機械模型，并將液壓系統(tǒng)納入模型，通過有限元分析軟件建立油氣懸架的柔性力學模型和振動模型，進行了一些靜力學和動力學分析，同時對懸架結構進行了初步的優(yōu)化設計，但應用較少，還處于研究階段。該項研究目前多集中于科研院所。采用了主、副2個儲氣室，副儲氣室的預充氣壓力高于主儲氣室且高于靜平衡位置時的油氣彈簧工作壓力，ECU通過傳感器采集油氣懸架工作壓力等信號，根據(jù)車輛行駛狀態(tài)的判斷來確定開關閥打開與否，控制懸架的剛度隨著車身狀態(tài)而相應改變，控制懸架輸出力。產(chǎn)品性能如可靠性、可操作性、行駛平順性等和國外同類型產(chǎn)品相比，還存在較大的差距。 工程車輛油氣懸架系統(tǒng)的研究趨勢油氣懸架系統(tǒng)是以液壓傳動、控制技術和電子技術為基礎的綜合系統(tǒng)，油氣懸架元件、結構和控制技術的進一步研究應用是推進油氣懸架基礎研究的關鍵，是實現(xiàn)主動、半主動油氣懸架控制的基礎。因此，建立符合懸架系統(tǒng)實際工況，便于分析、計算的數(shù)學模型一直是油氣懸架系統(tǒng)動力學研究的基礎和重要內(nèi)容。Moulton ，建立了互聯(lián)式油氣懸架系統(tǒng)的4自由度物理模型，并進行油氣懸架系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)特性分析，通過仿真證明互聯(lián)式油氣懸架系統(tǒng)可以提高車輛的抗側傾能力，改善懸架的阻尼特性。Konenrad根據(jù)獨立式油氣懸架缸的內(nèi)部結構，提出首先利用有關物理定律建立油氣懸架缸初始模型，然后通過試驗數(shù)據(jù)對模型參數(shù)進行識別研究，進而建立油氣懸架缸參數(shù)化數(shù)學模型。武漢水運工程學院陶又同教授較早提出利用示功圖辨識油氣懸架系統(tǒng)模型。2005,年上海交通大學孫濤等對油氣懸架系統(tǒng)進行了非線性模型的建立，以此為基礎對非線性懸架系統(tǒng)的特性進行研究。油氣懸架在路面不平度激勵下的響應及其振動求解問題研究是一個熱點。曹樹平利用非線性隨機振動理論對所研究的非線性油氣彈簧模型進行了統(tǒng)計線性化分析，得到了統(tǒng)計意義下的線性化數(shù)學模型以及等效線性化剛度系數(shù)和線性化阻尼系數(shù)的計算公式。這是一種比較理想的調節(jié)方式，靈活性大，但實現(xiàn)困難。根據(jù)路面隨機激勵的統(tǒng)計特性來調節(jié)懸架的阻尼，則可以減少系統(tǒng)對執(zhí)行元件的頻響要求，這種調節(jié)方式分為有級調節(jié)和無級調節(jié)兩種方式。 新結構新技術的試驗及應用研究國內(nèi)外研究者在對油氣懸架系統(tǒng)結構進行開發(fā)應用的同時，對其性能進行了大量的理論分析和試驗研究，并取得了很大的進展，一些研究成果已經(jīng)在工程實際中得到了應用。日本岡野克彥提出一種高度調節(jié)技術，應用于日本加滕KATO 200t 6軸汽車起重機上。對多軸車輛懸架系統(tǒng)來說，一個重要任務就是要保證車輛在不平路面上行駛時，所有的車輪同時接觸地面，不允許出現(xiàn)車輪懸空現(xiàn)象或者各車輪間的垂直載荷分配發(fā)生大的改變。在KATO 200t 6軸汽車起重機中，將1/2軸，4軸，6軸的油氣懸架缸分為3組，每組中縱向相鄰的2個油氣懸架缸的氣室連通，并可以通過一個開關閥的控制與另一側2個油氣懸架缸的氣室連通，還可以通過檢測各油氣懸架缸的壓力來控制各油氣懸架缸的運動，從而達到平衡負載的效果。 本課題主要研究內(nèi)容和目標懸架系統(tǒng)作為汽車的重要組成部分，在設計、使用時有著非常重要的作用。承受并緩和車輛必要的離地間隙等功能。根據(jù)路面變化，自動調整車身:根據(jù)不同需要升高或降低車架高度，以增強車輛的通過能力和行駛性能，液壓控制系統(tǒng)的負載剛性大，精度高。且由于使用不可壓縮的油液，故其響應的靈敏度較高等優(yōu)點。越野車油氣懸架系統(tǒng)及其密封的設計主要內(nèi)容包括：越野車油氣懸架系統(tǒng)結構形式與原理的選擇；油氣懸架系統(tǒng)運動學，動力學，液壓系統(tǒng)的分析計算；越野車油氣懸架系統(tǒng)及其密封的設計。第三章 油氣懸架的特點、應用及主要技術性能 油氣懸架的特點 油氣懸架的優(yōu)點(1)油氣懸架以油液傳遞壓力，以惰性氣體(通常為氮氣)作為彈性介質，懸架缸內(nèi)部的節(jié)流孔、單向閥等代替了通常的減振器元件，使油氣懸架集彈性元件和減振器功能于一體，徑向尺寸小，對整車的布置有利。(3)安裝油氣懸架的車輛可得到較低的固有振動頻率，從而改善駕駛員的勞動條件和提高平均車速。????(5)裝有油氣懸架系統(tǒng)的車輛便于實現(xiàn)車身高度的調節(jié)。 油氣懸架的缺點????(1)油、氣的密封性能要求高，因而加工、裝配要求高。 油氣懸架的應用由于油氣懸架的以上優(yōu)點，國外的汽車大公司、研究單位都非常重視油氣懸架的開發(fā)和研究。目前，國外在重型汽車、自卸車、起重車上采用油氣懸架已相當普遍，甚至在轎車上已逐漸采用油氣懸架。 （2） 全地面起重機德國利勃海爾公司生產(chǎn)的LTM系列起重機、美國格魯夫公司生產(chǎn)的GMK系列起重機、日本鋼鐵株式會社生產(chǎn)的RK系列起重機、徐州重型機械廠生產(chǎn)的QAY25起重機。（4） 輪式挖掘機日本日立建筑機械有限公司生產(chǎn)的10噸輪式挖掘機。（6）其他車輛第四章 油氣懸架系統(tǒng)設計 油氣懸架系統(tǒng)原理圖 油氣懸架系統(tǒng)原理圖。若在懸架油缸的小腔與蓄能器之間增加氣控閥，則可使懸架油缸的剛性鎖定更加可靠，同時控制單元一、二中的氣控閥亦可用相同功能的電磁閥替換。通過電氣控制還可使底盤停駛特別是長時間停駛時油氣懸架處于剛性閉鎖狀態(tài)，這將大大提高懸架機構的壽命。（2）彈性承載：當電磁閥Y1 至Y12 、Y15 與Y16 均失電處于彈簧作用腔而截止，Y 1 3 得電，控制單元一、二中的氣控閥接通時，一側懸架油缸的大、小油腔分別與另一側懸架油缸的小、大油腔互相溝通，且與相應的蓄能器相相連，懸架油缸可自由伸縮并壓縮蓄能器內(nèi)氮氣，起到緩沖和吸收振動能量的作用，整個懸架機構既處于剛性狀態(tài)。若將此連接用于車輛的前后軸上，則可車輛獲得良好的抗點頭性能。若同時接通Y 2 、Y 6 、Y 1 0 （或YYY9），則可實現(xiàn)該側車架的升高（或降低）。故此功能可大大提高車輛的通過性能參數(shù)，如接近角、離去角及最小離地間隙等，同時也可以滿足車輛在特殊路面上的側傾要求。（4）軸荷平衡：當懸架處于彈性承載狀態(tài)時，電磁閥Y 1 4 得電，通過控制單元二中氣控閥的接通，一二軸與三四軸的懸架油缸油路在節(jié)流作用下接通，其內(nèi)部的壓力得到平衡，因此一、二、三、四軸的軸荷也相應地得到平衡，此功能應用在多軸車輛的軸荷平衡上比采用機械平衡的板簧懸架具有明顯的優(yōu)勢。當電磁閥Y 1 3 得電時，接通電磁閥Y 1 5 與Y 1 6 ，可實現(xiàn)三、四軸的下放著地。車軸提升功能應用在兩棲坦克上還可實現(xiàn)當坦克在海上行進時提升履帶底板，從而達到大大減小航行時海水的阻力，提高坦克航行速度的目的。油液作為中間介質，起傳遞作用力和衰減震動的作用。與汽車鋼板彈簧相比，油氣彈簧為變剛度彈簧，可通過調整蓄能器的壓力改變彈簧特性，使油氣懸架具有極好的行駛平順性。油氣彈簧憑借其優(yōu)越的非線性特性和良好的減振性能，在各種車輛上的應用越來越廣泛。本文主要針對帶有反壓氣室的油氣彈簧進行研究。液壓缸中包含三個油腔 A、B、C 腔，都充滿油液，A 腔油液在活塞 1 的作用下與 B 腔和 C 腔相隔離，而其他兩個腔 B、C 油液通過單向閥 2及阻尼孔 3 相連通。油氣懸掛系統(tǒng)在工作過程中可分為壓縮行程和復原行程兩個部分。而此時 A 腔內(nèi)油液壓力升高，其內(nèi)油液向蓄能器 E 中壓入，使蓄能器 E 內(nèi)的氮氣因壓縮而壓力增大。A 腔內(nèi)油液壓力降低，蓄能器 E 腔內(nèi)的油液在高壓氮氣的壓力作用下補給 A 腔，另外 C 腔內(nèi)油液的壓力升高，其腔內(nèi)油液通過阻尼孔 3 壓入 B 腔，由于 B 腔與蓄能器 D 相通，其內(nèi)油液被壓入蓄能器 D 腔，此時蓄能器 D 內(nèi)的氮氣因被壓縮而壓力增大。這樣，在壓力差的作用下，使得 B、C 兩腔的油液通過一些阻尼孔和單向閥往復地傳遞和補償。而與上下油腔相連的蓄能器 D、E 內(nèi)均充滿高壓氮氣并且封閉，通過氣體的彈性變形來承受外力和車輛載荷，由此減輕了地面對車輛的沖擊，這就是油氣彈簧系統(tǒng)的彈性特性形成的過程。 帶反壓氣室油氣彈簧結構簡圖 主要基本尺寸的確定為設計方便，通過參考相關資料，預設，=140mm ，=110mm ，行程L=800mm ，則 C腔圓面積： ==A腔圓環(huán)面積：==面積差： ==假設當主活塞移動到最大壓縮行程的極限位置時，則 C 腔的油液變化量全部流入蓄能器 D，那么，蓄能器 D 的初始體積應該滿足要求，即。假設當主活塞移動到最大拉伸行程的極限位置時，則 A 腔的油液變化量全部流入蓄能器 E，那么，蓄能器 E 的初始體積應該滿足要求，即。若取=146mm ,則==,==900mm ：若取=80mm ,則==,==1195mm 。 研究油氣彈簧結構的關鍵問題 結構設計及制造技術要求為了確保系統(tǒng)密封可靠、運動靈活、拆裝方便，油氣彈簧合理的結構設計和嚴密的制造技術具有十分重要作用。(2)注意相對滑動的內(nèi)外配合表面粗糙度誤差要求：外圓表面輪廓算術偏差 Ra≤；內(nèi)孔表面輪廓算術偏差 Ra≤。(4)密封件安裝時，缸筒初始接觸處零件端頭應保持約 15 度的倒角；圓柱面和倒角相交處應選用圓弧過渡；防止損壞密封件，影響整體構件的正常運轉。(6)保持工具表面清潔、光滑，防止腐蝕；安裝時，密封件應該涂以潤滑劑，以便安裝和拆卸。在油氣彈簧的設計中，彈簧缸的最大工作行程，可根據(jù)工作機械動作要求所決定的彈簧缸最大和最小極限位置長度來確定。彈簧缸的最小導向長度，是指當活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中心到導向套滑動面中點的距離，用 H 表示，如圖 所示。但導向長度往往受到結構的限制，所以設計中必須確保一定的最小導向長度。根據(jù)圖示，導向結構中 A 和 B 兩部分的長度可以相等，也可以不等，一般其取值為：在缸筒內(nèi)徑D ≤80mm時，取缸筒內(nèi)徑D的 ~ 倍；在缸筒內(nèi)徑D 80mm時，則取活塞桿直徑d的 ~ 倍。 確定阻尼孔徑油液經(jīng)過阻尼孔時產(chǎn)生熱量，加之密封件與缸筒之間的摩擦力作用，就了形成油氣彈簧的阻尼作用。如何確定阻尼孔的尺寸，保證一定的精確度是研究油氣彈簧阻尼作用的難點。(1) 最小二乘法估算線性阻尼系數(shù)在確定阻尼孔徑的過程中，臺架試驗目的是尋求一個合理的實際阻尼值，使之與設計值相一致。臺架試驗中，采用最小二乘法求實際的線性阻尼系數(shù) C。b. 將同一規(guī)定頻率、不同振幅的激勵信號分別傳遞給油氣彈簧，測試出示功圖，求出各個最大速度點，…，對應的復原阻力，…。d. 對比相當線性阻尼系數(shù)和設計阻尼系數(shù) C 。第六章 帶反壓氣室油氣彈簧數(shù)學模型 數(shù)學模型簡化條件建模時，取活塞平衡狀態(tài)時的位置為帶反壓氣室彈簧物理模型的初始位置。為簡化計算，作如下假設：(1)在工作過程中，油氣彈簧缸經(jīng)常處于振顫狀態(tài)，且具有良好的潤滑性，所以通常忽略震顫摩擦阻力對彈簧缸的影響。(3)通常液壓油粘度隨溫度變化而變化，但當溫度變化較小時，粘度變化不明顯。(4)蓄能器密封性能良好，氣體質量不變。 理想氣體的多變狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程（也稱理想氣體定律、克拉佩龍方程）是描述理想氣體在處于平衡態(tài)時，壓強、體積、物質的量、溫度間關系的狀態(tài)方程。雖然完全理想的氣體并不可能存在，但許多實際氣體，特別是那些不容易液化、凝華的氣體（如氦、氫氣、氧氣、氮氣等）在常溫常壓下的性質已經(jīng)十分接近于理想氣體。氣體的多變狀態(tài)方程為: